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        關于風力發(fā)電機組的非線性自適應控制方法探討

        發(fā)布時間:2018-07-02 來源: 幽默笑話 點擊:


          [摘 要]對風力發(fā)電機組的非線性自適應控制方法進行研究,能夠有效提高風力發(fā)電機組的應用質量。基于此,本文將對風力發(fā)電技術以及非線性自適控制技術進行分析,并對風力發(fā)電機組的非線性自適控制方法進行研究,其中主要包括最大功率捕捉、不確定風速測量下的功率捕捉、雙饋感應風力發(fā)電機控制以及非線性自適應變槳控制四方面內(nèi)容。
          [關鍵詞]風力發(fā)電機組;非線性自適應控制;功率捕捉
          中圖分類號:S655 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2018)24-0353-01
          前言
          隨著地球上不可持續(xù)能源越來越少,能源使用問題逐漸成為人們關注的重點問題,同時能源的擁有量在某種程度上代表著一個國家的發(fā)展程度。另外,隨著時代的發(fā)展,人們對能源的需求量也越來越大,這就需要對不可再生能源進行有效管理,對可再生能源進行充分利用。其中風力屬于可再生能源,風力資源的分布較為廣泛,由此可以對其進行有效利用。風力資源應用最廣的領域就是風力發(fā)電,在風力發(fā)電中,最關鍵的一項技術為控制技術的應用,本文將對風力發(fā)電中非線性自適應控制方法進行重點研究。
          一、風力發(fā)電技術以及非線性自適控制技術
          風力發(fā)電技術主要涉及到控制技術、機械工程技術、電機學技術以及微電腦技術等多項技術,目前,風力發(fā)電技術在我國已經(jīng)得到良好的發(fā)展,已經(jīng)由最初的幾十千瓦發(fā)展到現(xiàn)在的幾兆千瓦,并且我國的風力發(fā)電技術已經(jīng)開始向海洋領域發(fā)起挑戰(zhàn)。其中風力發(fā)電機組主要包括以下幾種結構,如空氣動力學系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等,其中執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)中采用的設備為執(zhí)行器以及控制器,電氣系統(tǒng)采用的設備為發(fā)電機,機械系統(tǒng)采用的設備為傳動機,他們共同組成了風力發(fā)電系統(tǒng)。目前,我國由于國土面積遼闊,因此具有廣泛的風力資源,無論是在陸地上還是海上,都可以采用風力發(fā)電技術進行發(fā)電。但是由于地形因素的影響,我國風力資源的分布情況并不均勻,這就導致我國部分地區(qū)不能夠使用風力發(fā)電技術,風力資源主要存儲在我國北部以及沿海地區(qū)。近幾年,我國風力發(fā)電技術取得了巨大的進步,我國在2013年新裝機的容量較比上一年來說取得了明顯的增長,容量約為16.5GW,同時成本也有所下降,平均成本在4000/KWH,占我國總發(fā)電量的比重也有所增加,滿負荷運行的時間已經(jīng)達到了2080小時,根據(jù)以上數(shù)據(jù)能夠得出,我國風力發(fā)電技術始終處于穩(wěn)定增長的狀態(tài)。
          控制技術是風力發(fā)電中應用的關鍵技術,目前,我國控制技術已經(jīng)取得了較大的進步,同時隨著時代的發(fā)展而發(fā)展,不斷縮短我國與先進國家的技術水平。我國發(fā)電機的控制技術實施的主要方式是利用控制軟件進行的,其中主要應用仿真軟件技術,對最終運行質量影響最大就是技術實施的有效性[1]。
          二、風力發(fā)電機組的非線性自適控制方法
          (一)最大功率的捕捉
          最大功率捕捉主要針對風速的不同進行研究,由于風力發(fā)電機組的工作地點不同,因此在實際工作中的風速也不同,為了保證最終發(fā)電質量,可以將風力發(fā)電機組分為兩部分進行,一部分為低風速發(fā)電機,另一部分為高風速發(fā)電機,通過對其中最大風能進行捕捉計算,能夠計算出其中發(fā)電的最大功率,這種控制技術與傳統(tǒng)的控制技術相比具有靈活性,在實際控制過程中,可以根據(jù)發(fā)電機組的實際運行情況進行數(shù)據(jù)變換,最終實現(xiàn)穩(wěn)定的性能指標,這種方式能夠將運行過程中的誤差降到最低點。在對其中控制器進行設計選擇的過程中,控制器要保證系統(tǒng)在運行過程中的超調(diào)量小于3×105W,平均風速在9M/S,運行誤差在-2000W-4000W之間,只有滿足以上要求的控制器,才能夠將其應用在運行系統(tǒng)中。
         。ǘ┎淮_定風速測量下的功率捕捉
          上文介紹了在高風速以及低風速兩種情況中應該使用的控制技術,本段將對風速不確定的情況下,使用何種技術進行判斷,其中,導致風速測量不確定的原因主要包括風速測量中的噪音等影響因素,在此過程中,主要通過跟蹤器對風速測量中的變化值進行測量。在氣動轉軸不知道的情況下,應用自適用控制器能夠對系統(tǒng)中的參數(shù)進行識別,這種方式不需要對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行事先熟悉,能夠對其直接進行識別。如果不知道系統(tǒng)中的啟動轉矩,則可以利用在線學習器對系統(tǒng)中氣動轉軸的變化進行測量,并將測量結果制定成一個動態(tài)變化圖,這種方式能夠避免控制器在運行過程中對其產(chǎn)生依賴作用。由此可以看出,在風速不確定的情況下,利用以上兩種類型的控制器,都能夠對系統(tǒng)進行有效控制,進而保證風力電機組的發(fā)電質量。
         。ㄈ╇p饋感應風力發(fā)電機控制
          在雙饋感應風力發(fā)電控制中,主要對其中的控制目標進行分類,將目標大致分為有功調(diào)節(jié)以及無功調(diào)節(jié)兩種,其中有功調(diào)節(jié)的控制目標主要是將該系統(tǒng)在運行過程中獲得較多的能量,無功調(diào)節(jié)控制目標主要是根據(jù)實際情況制定相應的無功功率,其中主要包括電網(wǎng)的實際需求對電網(wǎng)進行跟蹤測量。為了優(yōu)化系統(tǒng)中的有功功率,主要采用的方式為自適應技術,利用該技術對系統(tǒng)中的電磁轉矩進行跟蹤測量,并對其進行計算,最終得出參考轉矩。為了優(yōu)化無功功率系統(tǒng)中的自適應控制器,需要對系統(tǒng)中的無功功率軌跡進行測量,這種方式能夠對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。在對該系統(tǒng)中的風力發(fā)電機進行控制計算的過程中,主要采用的算法為上下界誤差算法,利用這種算法能夠對無功以及有功兩種類型的系統(tǒng)進行控制計算,這種方式能夠提高系統(tǒng)整體的運行效率。
         。ㄋ模┓蔷性自適應變槳控制
          非線性自適應變槳控主要針對的是在高風時段系統(tǒng)中的控制問題,在此過程中發(fā)電機中的轉矩需要維持在一個穩(wěn)定的狀態(tài),通過對系統(tǒng)中漿距進行調(diào)節(jié)的方式對系統(tǒng)進行跟蹤測量,這種方式能夠對風力發(fā)電機組中的發(fā)電功率進行限制,進而保證風力發(fā)電機組在運行過程中的安全性。但是在該階段,由于其中環(huán)境具有較強的變化性,因此在建立仿真模型的過程中,無法將顯示變量作為其主要的控制信號,這就為仿真系統(tǒng)的建立提供一定難度。針對這一現(xiàn)象,有關人員在神經(jīng)網(wǎng)絡學的基礎上制定了一種智能變槳方法,這種方式不僅能夠對系統(tǒng)的不確定因素進行有效管理,同時還能將系統(tǒng)中的風輪轉速保持在一定的范圍內(nèi),提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及有效性[2]。
          結論
          綜上所述,隨著人們對風力發(fā)電機組非線性自適應控制方法的重視程度越來越高,如何提高風力發(fā)電機組的應用質量,成為有關人員關注的重點問題。本文通過對風力發(fā)電機組分非線性自適應控制方法進行研究發(fā)現(xiàn),對其進行研究,能夠有效提高風力發(fā)電機組的應用質量,同時還能夠提高我國整體風力發(fā)電系統(tǒng)的控制質量。由此可以看出,對風力發(fā)電機組的非線性自適應控制方法進行研究,能夠為今后風力發(fā)電機組控制質量今后的發(fā)展奠定基礎。
          參考文獻
          [1] 李丹.風力發(fā)電機組故障特征及基于警報信號的故障診斷研究[D].南京理工大學,2017.
          [2] 劉剛.關于風力發(fā)電機組變流器技術的探究[J].科技展,2016,26(17):91-92.

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