基于Simulink的风电机组变桨距控制系统仿真研究

1、内容简介

略
515-可以交流、咨询、答疑

2、内容说明

要：针对风电机组复杂、非线性的特点，建立了完整的风电机组变桨距模型，并运用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ强大的功能对其进行仿真研究。根据风电机组的数学模型，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下搭建了系统仿真模块，并在给定风速下对不同ＰＩＤ参数的变桨距控制系统进行仿真实验。实验结果表明：参数的设置决定了系统性能的好坏，合适的参数选取能使系统获得较好的动态特性。利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行仿真实验，能促进学生对风电机组控制系统的理解，提高学生的仿真能力，使学生掌握变桨距控制系统的结构和动态特性。

关键词：风力发电机；变桨距控制；仿真；动态特性

在风力发电系统中，由于风电机组多变量、非线性的特点，给风电机组的变桨距控制带来了很大的困扰。变桨距控制系统对于给定风速情况下维持发电机额定输出功率是非常重要的［１］。保证变桨距控制系统的稳定性，使得电力系统能够安全、有效地运行，是研究风力发电机组的关键问题［２－４］。风电机组变桨距控制系统性能的好坏很大程度上取决于变桨距控制器的控制规律及参数设置，找到合适的控制器参数是变桨距控制的另一个难题［５］。进行单纯的物理建模不仅会增加资源的消耗，而且不能随意改变控制器的参数，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ将仿真模型模块化，其高效率、低消耗的特点在风电机组变桨距控制系统中得到体现。Ｍａｔｌａｂ作为目前计算机仿真技术中最有效、最实用的工具，已在国内外的风力发电专业教材中得到普遍选用，为实验数据分析和处理提供了有效的平台。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ作为Ｍａｔｌａｂ中的动态仿真工具，只需建立仿真模快并设置模块的参数就可以得到仿真结果［６－９］。笔者搭建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模块，在给定风速的条件下改变ＰＩＤ控制器［１０］的参数进行仿真实验，得到了不同参数设置下的变桨距控制系统动态响应曲线，并根据仿真结果对系统动态性能进行分析与处理。将Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真融入风电机组变桨距控制系统实验教学中，学生可以把所学的理论知识运用到仿真实验中，这不仅能让学生很好地理解变桨距系统的结构及能量转换的原理，还能增强学生的实践能力［１１］。此外，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中详细的仿真图和实验数据，可以培养学生对实验数据的处理和分析能力，这种理论与实践相结合的教学模式能有效提高教学质量［１２］。

２风电机组的数学模型

风力发电系统是一个综合空气动力学特性、机械特性和电气特性的复杂非线性系统，构建风电机组的数学模型对研究系统的动态特性及其控制规律具有重要意义。笔者将风电机组模型分为风轮模型、传动机构模型和异步发电机模型等３部分。

3、仿真分析

4、参考论文

7风力发电变桨距系统控制策略研究_贾海阳.caj
交流风力发电系统的传递函数及分析_陈建安.caj
变速恒频风力发电系统变桨距自抗扰控制_夏长亮.pdf
基于PLC的风电机组控制系统设计_张相考.caj
基于Simulink的风电机组变桨距控制系统仿真研究_陈功贵.pdf
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