风机控制策略优化研究项目——开题报告_2015_08
风力发电机组建模与控制的开题报告
风力发电机组建模与控制的开题报告
1.研究背景及意义
随着环境保护意识的提高，可再生能源得到广泛发展。
其中，风力发电作为一种清洁能源备受关注。
目前，风力发电机组已经广泛应用于电力系统中。
然而，如何提
高风力发电机组的运行效率和稳定性仍然是一个重要的研究方向。
因此，研究风力发
电机组的建模与控制对提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。
2.研究内容和研究方法
本文拟研究风力发电机组的建模与控制。
具体研究内容主要包括以下几个方面：（1）风力发电的基本原理和工作模式的研究；
（2）风力发电机组的建模，包括机械部分和电气部分；
（3）风力发电机组的控制方法，包括MPPT控制和转速控制；
（4）仿真验证，对所建立的模型进行仿真验证，检验控制算法的有效性。
在研究方法方面，将采用：
（1）文献资料法，对相关文献进行收集和综述；
（2）理论分析法，对风力发电机组进行建模。
（3）数值模拟法，采用Matlab等软件进行模拟和验证。
3.预期成果及应用价值
通过本研究，可建立起风力发电机组的动态模型，提出风力发电机组的控制方法，通过仿真验证算法的有效性，并对风力发电机组的效率和稳定性做出评价。
这将为风
力发电机组的设计和应用提供依据，具有重要的应用价值。
风能转换系统的分析、控制与优化方法研究的开题报告
风能转换系统的分析、控制与优化方法研究的开题报告一、研究背景随着全球能源需求的不断增加，传统能源的供给已经无法满足需求，并且会持续造成环境问题和气候变化。
因此，开发、利用和优化新能源技术已经成为现代社会发展的必然趋势。
其中，风能作为自然界存在的一种清洁、可再生的能源，具有潜力巨大的应用前景。
风能转换系统是实现风能利用的主要装置之一，可以将风能转换为电能、机械能等形式，其性能的稳定和优化对于风能发电的经济、安全运行至关重要。
目前，风能转换系统的研究主要集中在机械结构、材料、电机驱动等方面。
然而，在控制和优化方面的研究相对较薄弱，特别是针对大型风电场的运行控制、功率调节等问题都需要进一步深入研究和解决。
因此，本研究将集中探索风能转换系统的分析、控制和优化方法，旨在提高大型风电场的性能和效率，并为可再生能源的发展做出贡献。
二、研究目的和内容本研究的主要目的在于提出一种基于先进控制和优化方法的风能转换系统，具体研究内容包括：1. 风能转换系统的动态行为分析。
建立风能转换系统的动态模型，探究风机转子、机械传动系统和电气部分等对系统动态性能的影响，并对其进行定量分析。
2. 风能转换系统的控制方法研究。
设计针对风能转换系统的不同变量的控制方法，其中包括功率控制、风速控制、旋转速度控制等，采用先进的PID控制、模型预测控制等方法。
3. 风能转换系统的优化方法研究。
考虑风能转换系统的复杂性和不确定性，采用基于模型的优化方法进行优化，针对不同的优化目标建立相应的优化模型，并提出合适的优化算法。
4. 风能转换系统的性能评价。
根据实际的性能测试数据，评价风能转换系统的性能，分析控制和优化方法的效果，优化设计和控制方案。
三、研究方法和技术路线本研究采用的方法主要是理论分析、数值计算、仿真模拟和实验验证相结合的方法，具体技术路线包括：1. 系统建模与动态分析。
针对风能转换系统的机械部分、电气部分等进行建模，采用MATLAB/Simulink等软件进行动态分析和性能测试。
风力发电系统中的风机控制策略研究
风力发电系统中的风机控制策略研究随着气候变化和能源需求的不断增长，风力发电作为一种可再生能源，在全球范围内得到了广泛应用。
然而，由于风力发电受风速变化、失速和悬停等因素的影响，风机的控制策略成为了提高发电效率和可靠性的关键。
本文将讨论风力发电系统中常用的风机控制策略，并从理论和实践角度探索其优势和挑战。
一、最大功率点追踪控制策略最大功率点追踪控制策略是风力发电系统中最常见的控制策略之一。
其核心思想是在不同的风速下调整风机的转速，以达到最佳发电效率。
为了实现这一目标，需要根据当前风速对风机的动力响应进行建模，并设计适当的控制算法来实时调整转速。
最大功率点追踪控制策略的优势是能够最大限度地提高发电效率，进而实现更好的经济效益。
然而，该策略在风速变化较快和失速等复杂气象条件下的性能仍然存在一定挑战，需要进一步的研究和改进。
二、失速控制策略失速是指风机叶片在风速超过一定临界值时失去升力而停转的现象。
为了避免失速对风力发电系统的影响，研究人员开发了一系列失速控制策略。
其中最常用的是变桨控制和液压刹车控制。
变桨控制通过改变叶片的角度来调整风机的升力系数，从而控制风机的转速。
液压刹车控制则通过施加刹车力矩来实现风机的停转。
这两种策略都能有效地应对失速现象，提高风力发电系统的可靠性和安全性。
然而，失速控制策略在实践中面临的主要挑战是如何准确地判断失速发生的时刻和风速，以及如何快速而精确地实施相应的控制措施。
三、风机群控制策略风机群控制策略是指通过协调多台风机的运行，以达到更高的风能利用率和系统可靠性。
在风力发电场中，通过合理地调整风机的发电功率和转速，可以实现风力资源的最优分配。
目前，常用的风机群控制策略包括功率间歇控制、功率分配控制和联合控制等。
功率间歇控制策略通过适时地启停风机来平衡发电功率和系统负荷之间的差距。
功率分配控制策略则根据风机的特性和电网负荷情况，动态分配风机之间的发电功率。
联合控制策略则将多台风机视为一个整体，通过相互之间的通信和协作来实现最优控制。
风力发电机组风机控制策略优化
风力发电机组风机控制策略优化随着环境保护意识的提高和清洁能源的重要性逐渐凸显，风力发电作为一种绿色、可再生的能源形式，受到了广泛关注和重视。
而风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，其风机控制策略的优化对提高发电效率、延长设备寿命具有至关重要的作用。
本文将探讨风力发电机组风机控制策略优化的相关问题。
一、风力发电机组风机控制策略优化的意义风力发电机组的风机控制策略优化，对风力发电的发电效率、运行安全和设备寿命等方面具有重要意义。
通过优化风机控制策略，可以最大程度地利用风能资源，提高发电效率，降低发电成本，实现可持续发展的目标。
此外，合理优化风机控制策略还可以减少机组的磨损和损耗，延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性和稳定性，降低维护成本和排放污染，减少对环境的影响，实现清洁生产与循环利用。
二、风力发电机组风机控制策略优化的方法1. 风速预测技术的应用：通过风速的预测，可以提前做好风机控制策略的调整，使风力发电机组能够更好地适应不同的风速变化，实现最佳发电效益。
2. 风机叶片角度控制：通过调整风机叶片的角度，可以实现对风机的输出功率和转速的控制，使风机在不同风速下实现最佳的输出效果。
3. 风机转速控制：对风机的转速进行控制，可以使风机在不同风速下运行在最佳状态，提高发电效率，延长设备寿命。
4. 风机并网控制策略：通过合理的风机并网控制策略，保证风力发电系统与电网的安全稳定运行，提高系统的整体效率。
5. 风机转矩控制：通过控制风机的转矩，可以实现对发电机的输出功率的调节，使风机在不同负载下运行更加高效。
通过以上的风机控制策略优化方法，可以实现风力发电机组在不同的风速条件下实现最佳的发电效益，提高系统的可靠性和稳定性，减少设备的损耗和故障率，降低维护成本，为清洁能源的发展做出更大的贡献。
三、风力发电机组风机控制策略优化的挑战和展望尽管风力发电机组风机控制策略优化有着重要的意义和广阔的应用前景，但在实际应用中仍然存在一些挑战和问题需要克服。
风力发电机组控制策略优化
风力发电机组控制策略优化随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种环保、可再生的能源形式得到了广泛的应用。
而风力发电机组的控制策略对于发电效率和系统稳定性具有至关重要的作用。
本文将重点探讨风力发电机组控制策略的优化方案，旨在提高风力发电系统的整体性能。
目前，主要的风力发电机组控制策略包括：变桨角控制、变速风机控制以及混合控制等。
在实际应用中，选择合适的控制策略对于最大化风力发电系统的效益至关重要。
针对不同功率等级、风速和负载情况，需要灵活调整风电机的控制策略，以实现最佳发电性能。
首先，变桨角控制是目前最为广泛采用的控制策略之一。
通过调整叶片的桨距角，实现对转子速度和发电功率的控制。
在风速较低时，适当增大桨距角可以增加叶片对风的受力面积，提高转子速度；而在风速较高时，减小桨距角可以保护风机不受损坏。
此外，通过对风机的转子速度进行监测和控制，实现风力发电机组的稳态运行。
其次，变速风机控制是另一种常见的控制策略。
通过调整变速风机的风扇叶片转速，使其始终处于最佳运行状态。
在低风速时，提高叶片转速可以增加风机的转矩输出；而在高风速时，减小叶片转速可以有效控制发电机组的输出功率。
通过智能控制系统对变速风机进行精准调节，实现风力发电系统的高效稳定运行。
最后，混合控制策略结合了变桨角控制和变速风机控制的优点，综合考虑风速、负载和发电机组的特性，实现最佳的控制效果。
通过优化控制参数和算法，提高风力发电机组的整体性能和可靠性。
通过无人机巡检或远程监控系统，实时监测风场的风速和风向，为控制策略的优化提供数据支持。
综上所述，风力发电机组控制策略的优化是提高风力发电系统效率和稳定性的关键。
变桨角控制、变速风机控制和混合控制策略是当前主流的控制方式，根据不同工况灵活选择合适的控制策略，实现风力发电系统的最佳运行状态。
未来，随着智能化技术的不断发展，风力发电机组控制策略的优化将更加精准高效，为清洁能源领域的可持续发展提供有力支持。
变速风力发电系统变流与优化控制研究的开题报告
变速风力发电系统变流与优化控制研究的开题报告一、选题背景和研究意义：随着全球经济的发展和能源需求的不断增加，可再生能源的开发和利用逐渐受到人们的关注。
风能作为一种广泛存在的可再生能源，已成为可再生能源中较为成熟和重要的一种资源。
在各类风力发电技术中，变速常数双馈风力发电技术具有广泛应用和较高的经济性，由于其转速具有可调节性，因此能够在不同的风速下保证风力发电机组的性能。
在风力发电机变速系统中，变流器控制电机的输出，并通过滤波器将电机输出的高频波形转换为直流电，最终输出给电网。
在变速双馈发电机中，双馈电机的定子绕组和转子绕组分别接在两个变流器的输出端，这样能够通过变流器的调节使得转速可以根据风速的变化完成调节，同时最大化发电机的输出功率。
因此，掌握变流器的性能和控制能力是实现变速风力发电机组最优化运行的关键，且在不同的工况下需要不同的控制策略。
因此，本文选取变速常数双馈风力发电技术进行研究，旨在探索其变流与优化控制方法，以实现风力发电机组的最大化功率输出，提高风电的发电效率。
二、研究内容和方法：1. 变流器的控制方法研究：根据双馈变速风力发电机的电气特性，研究变流器在不同电气工况下的控制策略，进而提高双馈电机的转速控制精度和风电机功率输出的稳定性。
2. 最大功率跟踪控制方法研究：利用MPPT算法控制风力发电机组的最大功率跟踪，实现风电机组在不同风速下功率输出的最大化，并分析系统的稳定性和控制策略。
3. 优化控制方法研究：针对变速常数双馈发电机的速度模型建立，利用模型预测控制方法，开发优化控制算法，实现风力发电机组的最优控制，以提高风电的发电效率和整体性能。
4. 系统仿真分析：根据得到的控制方法，基于MATLAB/Simulink平台，建立变速常数双馈风力发电系统的仿真模型，分析系统在不同工况下的运行状态和优化控制效果。
三、预期成果：通过对变速常数双馈风力发电技术的变流与优化控制方法的研究，预计能够实现以下成果：1. 建立变速常数双馈风力发电系统仿真模型，探究系统的运行特性和控制策略。
风力发电场中风机群优化控制研究
风力发电场中风机群优化控制研究随着能源需求的不断增长，人们对可再生能源的关注和利用越来越高，其中风力发电被广泛关注，已成为主要的可再生能源之一。
风力发电是利用风能转化为电能，而风机群是风力发电的关键组成部分。
风机群通过捕获风能，将其转化为电力，实现电能的供给，同时还可以减少环境污染和二氧化碳排放。
在风力发电中，风机群优化控制技术的研究和应用成为了当前研究的热点和难点。
本文将探讨风机群的优化控制研究现状和未来研究方向。
一、现状概述风机群的优化控制是指在风力发电场中，通过控制风机的运行和发电，实现发电效率的最大化和系统安全、稳定运行的技术。
目前，针对风机群的优化控制研究主要集中在以下几个方面：1. 风速预测技术风速预测技术是指通过对气象数据的分析和处理，预测风力发电场中的风速情况，为风机的运行和发电提供数据支持。
当前，常用的风速预测技术主要包括统计预测、物理预测、机器学习预测等方法。
采用适当的风速预测技术，可以使风机群在不确定的风速环境下获得更高的发电效率。
2. 风机控制策略风机控制策略是指通过对风机内部结构和控制系统的优化设计，提高风机发电效率和稳定性。
目前，主流的风机控制策略有电机控制、桨叶控制、输出功率控制等方法。
通过不同的风机控制策略的优化设计，可以实现不同程度的风机发电效率提高和系统运行稳定。
3. 风机群协同控制风机群协同控制是指通过协调不同风机之间的运行和发电，实现风机群发电效率最大化和系统运行的安全稳定。
目前，风机群协同控制研究主要包括群体智能算法、分布式控制等方法。
使用不同的风机群协同控制方法，可以实现风机群的最优控制和系统运行的高效性和可靠性。
二、未来展望随着风力发电技术的不断进步和发展，风机群的优化控制技术将成为风力发电领域的重要研究方向和应用领域。
未来，风机群的优化控制技术有如下发展方向：1. 基于人工智能的风机群优化控制人工智能技术的发展为风机群优化控制带来新的研究思路和方法，包括深度学习、强化学习、神经网络等技术。
风力发电系统功率控制策略的优化研究
风力发电系统功率控制策略的优化研究随着环保意识的增强，近年来风力发电已经成为了不少国家重要的新能源发展方向之一，而且这个领域的技术和设备也在不断的得到改进和完善。
然而，在实际利用中，风力发电也存在不少问题，其中之一就是功率控制问题。
这篇文章主要就是针对这个问题，探讨一些优化的方法和策略。
一、背景风力发电的原理是利用风来推动转子旋转，从而带动发电机电动势的变化，最终输出电能。
但是，由于风力是随机的、不稳定的、受环境影响较大的，因此风力发电系统的功率输出也会很不稳定。
这就需要采取一些措施来进行功率控制，保证风力发电系统的安全、稳定和高效。
二、功率控制方法和策略风力发电系统的功率控制一般有两种方法，分别是变桨控制和变频控制。
变桨控制是通过调节桨叶的角度来改变转子的受力情况，从而调整输出功率。
变频控制是通过调节发电机输出电压的频率来控制输出功率的大小。
两者各有优缺点，例如变桨控制比较简单、可靠，但是调节范围较小，容易出现控制滞后；而变频控制的调节范围很大，再加上现代数字化控制器的应用，控制精度很高，但是设备成本较高。
除了变桨控制和变频控制两种比较传统的控制方法外，还有一些其他的方法和策略，例如基于有限状态机的动态功率控制策略，基于人工神经网络的自适应控制策略，等等。
这些方法能够更好地适应复杂的实际环境和劣质的电网负荷情况，提高风力发电系统的响应速度和控制精度。
三、功率控制的应用实例关于功率控制的应用实例，可以参考一些国内外已有的研究成果。
例如，德国某公司的一项研究表明，采用基于模型预测控制的方案，可以大幅提高风力发电系统的效率和电网稳定性。
另外，日本某大学的研究表明，采用基于模糊控制的策略，可以较好地解决风力发电系统输出功率波动大的问题。
总之，对于风力发电系统的功率控制来说，优化方法和策略有很多，要根据实际情况选用合适的控制方案。
整个产业链的各个环节都可能影响到风力发电系统的稳定性和效率，因此，要建立起完整的质量控制体系，不断提高技术水平和管理水平，确保风力发电系统的电力输出能够始终处于安全、稳定和高效状态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目前，已联系山东烟台公司，将驿道二期风场作为 与米塔合作的首个试验风场，计划今年9月完成3台试验 样机的优化升级。
27
合作模式
与华创风能合作，共同开发风机双PI、传动链加阻、 低噪声等控制策略，进一步开发风场功率智能控制、状 态监测和诊断功能，实现华创风能控制系统性能的整体 提升。
c4 )e i
c6
1
i
1
0.08
0.035
3 1
10
风电机组简单模型
2）传动链模型（假定传动链为刚性连接）：
3)变桨模型
nTg Tr
Tr (
(Jr
n2 J g
)
dg
dt
Jr
n2 J g
)
dg
dt
g nr
1 s
具有较大改善潜力。 4
优化功率曲线的常用手段
改善叶片的气动性能（设计与制造） ；
增加叶片长度（设计与制造） ；
提升传动链与电气设备的效率（设计与制造） ；
风电机组自用电消耗（偏航、变桨、液压站、增速箱 和发电机冷却、电控柜加热及冷却） ；
增大额定发电功率的设定值（存在安全隐患）；
项目研究背景 研究内容计划 已取得的研究进展 下阶段研究计划
合作模式
2
项目研究背景
截止2014年底，集团公司（含新能源公司）在役风 场130以上，累计安装风电机组6000余台，风电累计装机 容量达到1139万千瓦。随着风电并网价格的下调，以及弃 风限电日益严重，如何提高风电机组的年发电量，如何保 证风电场的经济效益，成为集团公司新能源板块面临的首 要问题。
14
12
10
8
6
功率大约提升15kW-30kW,
占额定功率1%-2%
4
2
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
时间
16
最优模态自适应算法
TgZ3 Koptg2
K opt
0.5R5Cp (, )
1
n33
0
pT0 p0T
0 1.225kg / m3
2000
变桨PID控制器Kc=2 0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
桨距角
4
x 10
50
40
30
20
10
0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
4
x 10
23
tg
仿真中使用风机的基本参数
额定功率 1.5MW
风轮半径 41m
功率
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
1.52 x 104
1.52
4
x 10
1.52
4
x 10
1.52
4
x 10
22
1.52
4
控制器参数设计（调试）问题
wind speed
omeg
wind speed 25
20
15
10
5
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
时间
x 104
转速
2200
2100
4000
6 4 2 0 -2 -4
6
x 10 2 1.5 1 0.5
额定风速附近，变桨控制 与转矩控制频繁切换问题
风速
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
Cp
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
转矩
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
桨距角
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
A
双馈风电机组运5 行 额定风速以上，变桨控制，
目标轨迹
保持恒功率运行（D点）
0
3
4
5
6
7
8
9
10
7
研究内容规划
提升发电量
双PI（比例积分）控制 策略设计
控制参数温度自适应修 正算法开发
降低噪声
风机低噪声运行模式 控制策略设计
载荷（含振动）优化
变桨PID（比例积分微分） 控制策略设计
计值
化幅值
差
0.04s
0.48
8.1
3、6m/s
1(m/s)^2
变桨执行机构时 间常数
0.4s
最大变桨角度 87dec
最小变桨角度 -3dec
变桨速率最大限 转矩调节最大速
制
率限制
6dec/s
750Nm/s
24
下阶段研究计划
2015.08-10 1）PID控制器参数的设计方法需要深入研究 （控制器参数显著影响风机运行的稳定性和载荷）,
6
双馈风电机组的基本控制策略
转矩
Z1 Z2
Z3
ABCD—双PI控制 AEFD—查表法控制
BE
D Z4
风机转速达到并网要求，恒
Z5
转速运行（AB段）
F
C
额定转速以下，转速跟随风
x 105 15
速变化，最大吸收风能桨距
角保持在最佳设计值（BC段）
10
额定转速以上，额定风速以
转速 下，恒转速运行（CD段）
5.6
5.4
5.2
5
4.8
4.6
4.4
4.2
4
1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45
1
1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45
空 气 密 度 (Kg/m3)
空 气 密 度 (Kg/m3)
当实际空气密度比设计值偏大（小）0.2Kg/m^3时，自适应 算法比定值算法发电功率高4000W—5000W（风速7m/s）。
wind speed
wind speed 25
20
15
10
5
0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
4
x 10
转速
3000
2500
2000
1500
1000
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
x 104
转矩
8000
6000
4000
Torqueg
双PI控制策略（与查表法仿真对比）
Cp系 数 0.5
0.45
Cp
0.4
Cp值大约提高0.003-0.005
0.35
0.3
0.25 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
时间
15
双PI控制策略（与查表法仿真对比）
Power
5
x 10 16
功 率 (w)
0 0
40 30 20 10 0
0
wind speed
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
4
x 10
转速
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
x 104
转矩
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
4
x 10
桨距角
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
优化风机微观选址，挪移机位；
升级控制系统硬件，增强可靠性（设备制造） ；
采用更先进的控制策略，提升风能的吸收和转换效率 。
对于已经投运的机组，优化升级控制策略
最具可行性！
5
控制系统主要任务
尽量捕捉更多的风能，提升发电量 降低风机运行中的气动载荷、疲劳载荷，减少振动 保障风机自身安全与电网安全 满足电能质量要求 控制系统硬件可靠，减少非正常停机 靠近居民区的风机需要严格控制噪声
系统开放性差，业主权限较低，无法实现功能扩展 （如辅助设备自动控制）或集控接入；
主控系统反应较慢、效率较低、调节品质较差； 随着投产时间的逐年增加，主控故障率升高，影响发
电生产； 随着新产品的应用普及，旧的系统即将停产，配件价
格与维护费用高昂，且采购周期延长。 部分主控系统控制算法落后，未能充分利用风能发电，
目前，集团下属的大部分风场普遍存在功率曲线
无法达设计值的问题，即风力机制造商提供的设计功