非线性控制在风力发电机中的应用

下载后可任意编辑 非线性控制在风力发电机中的应用 邵广安 406107008001 电机电器 摘要：由于我国的经济快速进展，能源和电力紧缺，风力发电事业逐渐被国人所重视。不同的风能转换系统具有不同的设计目标 , 控制系统是风能转换系统的重要组成部分 , 也是控制工程界一直十分关注的问题 ,然而,这类问题一直没有得到完善的解决 , 继续具有挑战性 , 大量的文献不断涌现。最后介绍了变桨距风力机的线性和非线性控制。最后对风力发电机的控制的技术进行了展望，对用模糊控制、自适应控制、神经元网络控制得优缺点进行了分析。 关键词：风能转换系统 变桨距风力机 控制系统 非线性控制 智能控制 Abstract：As the rapid development of economic in China, energy and power are becoming shortage, wind power generation gradually being got more attention by citizens. different wind energy conversion system with different design goal, the control system is wind power converter system, is also an important part of the control engineering has been concerned with the problem, however, this kind of problem has not been perfect solution, continue to challenging, extensive literature emerge. Then variable pitch wind turbine of the linear and nonlinear control is being introduced. Finally, the control of wind turbine technology is predicted, the advantages and disadvantages of using fuzzy control, adaptive control, and neural network control has being analyzed. Key words: wind energy conversion system;variable pitch wind turbine control system non-linear control intelligent control 一、概述 1、风力发电的必要性 随着经济的快速进展,能源的消费逐年增加 ,常规能源资源面临日益枯竭的窘境 , 迫切需要一些清洁、无污染、可再生的新能源。在目前众多可再生能源与新能源技术开发中 , 最具规模化开发条件和商业化进展前景、潜力最大的就是风力发电。风能虽是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源 , 但是 , 由于风能能量密度小、稳定性差、不能储存、效率较低 , 利用风能发电比用水力发电困难得多 ,使得风力发电系统在技术上和管理上都出现了一些特别问题。实际上 , 风能转换系统所发出的电能 ,若不加以控制 , 并不具备太大的商业使用价值 , 若直接并入电网 , 是对电网的一种污染 — — — 绝大多数情况下 , 只对电网的谐波有贡献 , 而且会影响局部电网运行的稳定性。风力发电机组控制目标通常有很多项 , 控制方法多种多样 , 但目前亟待解决的两个核心问题是: 风能的最大捕获以提高风能转换效率、以及改善电能质量问题。风能转换系统具有强非线性 , 且风电场风能参数不确切可知 , 具有强烈的随机性、时变性、不确定性 , 含有未建模或无法准确建模的动态部分 , 对这样的系统实现有效控制是极为困难的。随着电力电子技术及微型计算机的进展 , 先进的控制方法在风能转换系统控制中的应用讨论已几乎遍及系统的各个领域 , 不少有价值的讨论论文见诸于国内外学术会议、学术刊物上 , 取得了一批有价值的成果。本文介绍了现代控制技术的基本方法及应用 , 提出若干需解决的问题。我国能源和电力短缺形势严峻，已经成为经济高速进展的严重制约。假如根据党的十六大提出的走新型工业化道路，到2024年我国国内生产总值要实现比2000年翻两番的总目标。我国2024年的能源消费总量为16.78亿吨标准煤，假如能源消费也随之翻两番，到2024年我国能源消费总量将达到近60亿吨标准煤。我国常规能源(煤、石油和天然气)探明总资源量约8200亿吨标准煤，探明剩余可采总储量1500亿吨标准煤，根据2024年的能源消费总量计算，我国的常规能源仅能够满足我国25年的使用，也就是说，到2045年，我国的常规能源将消耗殆尽。因此，能源消费翻两番将令我国的国情难以承受。随着经济的高速进展，电力供需矛盾日趋突出，众所周知，我国每年到用电高峰季节，各地电网常常出现拉闸限电的现象。这还是在我国人均能源消费量只有世界人均能源消费水平的一半的基础上，假如我们在未来进展中向发达国家看齐，能源和电力可持续进展的任务将更为艰巨!综合资源、技术、经济、环保四方面的因素，大规模进展风力发电是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择。从20世纪90年代开始，世界能源电力市场进展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。就能源、电力而言，21世纪将是可再生能源的世纪。 2、国内外风力发电进展的现状及进展趋势 风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量年增长超过30%。到2024年初，全球风力发电装机容量达到3200万千瓦，亦即其总量已经相当于犯座标准的核电站，足以供应1600万欧洲普通家庭或4000万欧洲居民的电力需求。几年来，风力发电的进展不断超越其预期的进展速度。过去5年中全球风电累计装机容量的平均增长率，一直保持在33%，而每年新增风电装机容量的增长率则更高，平均为35.7%。 （一）、国外风力发电产业的现状 国外风电企业起步较早，一般以独资或合资方式运行。为了降低成本和提高市场竞争能力，风电机组沿着增大单机容量、减轻单位千瓦重量、提高转换效率的方向进展。上世纪末，风电机组主流规格在欧洲是750Kw，到2024年前后，主流机型已经达到1.SMW以上。兆瓦级以下，失速型机组在当今的大型风电机市场上仍占据相当的份额。随着机组大型化的进展，兆瓦级以上的机组技术普遍采纳了变桨变速的先进技术。欧洲的风电企业占了全球市场的50%以上。基于一次能源的枯竭和环境保护考虑 ,世界各国都把开发新的再生能源作为能源进展方向 ,对电力供应而言 ,潜力最大的是利用风力和太阳能发电 。应用新材料和先进技术开发研制的大功率并网型风力发电机组使风力发电效率不断提高 ,成本日益下降 ,欧美许多国家的风电上网电价己具备火电竞争的能力 ,世界风力发电总功率已超过13GW ,欧洲某些国家风力发