大型风力发电系统多目标优化控制研究
发布时间：2020-12-15 06:27
在风能越来越被大规模利用的今天,风电机组作为吸收风能并将其转化为电能的装置,也越来越多的受到科学研究的重视。而随着技术的不断进步,单纯的以额定风速以下最大功率跟踪、额定风速以上稳定恒功率输出的控制方式已经不能满足当下的需求,对风电机组的控制也应当考虑不同的优化目标。在额定风速以上,功率稳定性的重要性不言而喻,但除此之外,发电机转速与转矩的运行是否稳定、桨距角动作是否频繁,机组载荷状态是否良好同样需要得到重视并结合到控制器设计中。具体的优化方式为,以变桨距控制和发电机转矩控制两控制器的协调工作为实现方式,基于控制器调节和仿真测试,区分不同控制器参数下机组运行的差异性,并以多目标协调优化为目的寻找满足目的的控制器参数,实现风电机组多目标优化。主要研究工作如下:通过基于极点配置的风电机组控制器调节,明确发电机转矩控制与桨距角控制对机组主要状态参数的影响以及在单一控制参数调节中存在冲突的优化目标,依此建立控制器协调-目标协调的双层优化框架。定量分析各控制器调节中存在的多目标的差异特性,结合Pareto优化理论,实现对最优边界的定性分析,以梯度为区分方式以在最优边界上寻找满意解,实现机组多目标优...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２输入协调ｉｊ０标协调示意图??
?ｆ??图２－４帕累托最优??如图２－２所示，图上的点代表可行解，数值越小越占优。，因为Ａ点和Ｂ??点均优于Ｃ点，所以Ｃ点不在帕累托前沿上。Ａ点和Ｂ点不严格优于彼此，所??以都在帕累托甜沿上。关于帕累托最优和一些其他最优化理论方面的知识，可??以从参考文献［３７、３８］中获得。??２．５本章小结??在本章内，首先对风电机组机理分析建立其机理模型，并通过工况点泰勒??展开得到其工况点线性化模型；第二，分析风电机组的控制器实现与输出目标??的关系，明确机组的多丨丨标优化主要包含目标协调优化与输入协调两部分，通??过对这两部分的分析与结合实现机组的多目标优化；第三，介绍了以Ｐａｒｅｔｏ优??化理论对典型的一些多〖丨标优化理论。本章的分析为风电机组的多目标优化提??供了思想指导与理论基础，后续的优化将基于本章的指导思想，围绕状态反馈??控制和模型预测控制两部分展丌。??
桨控制子回路和变转矩控制子回路的参与度分析基于一系列的仿真中，风机的工况点设定为１５?ｍ／ｓ风速工况下，将机组的功率、转数控制到额定点的工况，以确保两控制子回路的同时工作，同时，工况在本文中暂时不予考虑。对于风电机组而言，主要的输出参数得的输出参数为：发电机功率、发电机转速、发电机转矩和叶片数，因此基于极点配置的机组多目标优化也主要考虑这四个部分。不同控制输入参与度情况下的机组输出稳定性和波动性，这四个算其＿＿段响应输出的标准差（ｓｔａｎｄａｒｄ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ，?ＳＴＤ）来评价其否。在计算中，首先通过调用ＦＡＳＴ中提供的５ＭＷ机型Ｂａｓｅｌｅｒ进行了风电机组基于恒功率＋增益调度ＰＩ变桨控制器的仿真实验过极点配置＋状态反馈实现的控制器下仿真得到的机组参数标准ｌｉｎｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ仿真下的相应数值为基准进行标幺化。标幺化的公示＾?（３Ｖｂｃ??１）中，必＆（／代表通过极点配置得到状态反馈控制率下的机组参数，也＾
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用半自由工况点和分块优化策略的大惯量风力发电系统模型预测控制[J]. 孟洪民,刘吉臻,张江昆,林忠伟. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]双馈风力发电系统机侧模型预测直接功率控制[J]. 贺锐智,刘波峰,黄守道,黄自翔. 电力电子技术. 2016(03)
[3]电网约束下变速风电机组的限负荷控制策略[J]. 肖运启,贺贯举,王昆朋,杨锡运. 电网技术. 2014(02)
[4]双馈风力发电机非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2013(05)
[5]基于混杂系统的风力发电机组建模与控制[J]. 徐大平,高峰,吕跃刚. 动力工程. 2009(04)
[6]进化多目标优化算法研究[J]. 公茂果,焦李成,杨咚咚,马文萍. 软件学报. 2009(02)
[7]一种改进的遗传多目标优化算法及其应用[J]. 赵亮,雎刚,吕剑虹. 中国电机工程学报. 2008(02)
[8]基于粒子群的多目标优化算法[J]. 李宁,邹彤,孙德宝,秦元庆. 计算机工程与应用. 2005(23)
[9]模糊多模型控制及其对500MW单元机组协调控制系统的仿真研究[J]. 陈彦桥,刘吉臻,谭文,曾德良. 中国电机工程学报. 2003(10)
[10]单元机组协调控制系统发展和现状[J]. 王东风,韩璞,曾德良. 中国电力. 2002(11)
博士论文
[1]单元机组协调控制系统的先进控制策略研究[D]. 房方.华北电力大学（北京） 2005
本文编号：2917816
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２输入协调ｉｊ０标协调示意图??
?ｆ??图２－４帕累托最优??如图２－２所示，图上的点代表可行解，数值越小越占优。，因为Ａ点和Ｂ??点均优于Ｃ点，所以Ｃ点不在帕累托前沿上。Ａ点和Ｂ点不严格优于彼此，所??以都在帕累托甜沿上。关于帕累托最优和一些其他最优化理论方面的知识，可??以从参考文献［３７、３８］中获得。??２．５本章小结??在本章内，首先对风电机组机理分析建立其机理模型，并通过工况点泰勒??展开得到其工况点线性化模型；第二，分析风电机组的控制器实现与输出目标??的关系，明确机组的多丨丨标优化主要包含目标协调优化与输入协调两部分，通??过对这两部分的分析与结合实现机组的多目标优化；第三，介绍了以Ｐａｒｅｔｏ优??化理论对典型的一些多〖丨标优化理论。本章的分析为风电机组的多目标优化提??供了思想指导与理论基础，后续的优化将基于本章的指导思想，围绕状态反馈??控制和模型预测控制两部分展丌。??
桨控制子回路和变转矩控制子回路的参与度分析基于一系列的仿真中，风机的工况点设定为１５?ｍ／ｓ风速工况下，将机组的功率、转数控制到额定点的工况，以确保两控制子回路的同时工作，同时，工况在本文中暂时不予考虑。对于风电机组而言，主要的输出参数得的输出参数为：发电机功率、发电机转速、发电机转矩和叶片数，因此基于极点配置的机组多目标优化也主要考虑这四个部分。不同控制输入参与度情况下的机组输出稳定性和波动性，这四个算其＿＿段响应输出的标准差（ｓｔａｎｄａｒｄ?ｄｅｖｉａｔｉｏｎ，?ＳＴＤ）来评价其否。在计算中，首先通过调用ＦＡＳＴ中提供的５ＭＷ机型Ｂａｓｅｌｅｒ进行了风电机组基于恒功率＋增益调度ＰＩ变桨控制器的仿真实验过极点配置＋状态反馈实现的控制器下仿真得到的机组参数标准ｌｉｎｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ仿真下的相应数值为基准进行标幺化。标幺化的公示＾?（３Ｖｂｃ??１）中，必＆（／代表通过极点配置得到状态反馈控制率下的机组参数，也＾
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用半自由工况点和分块优化策略的大惯量风力发电系统模型预测控制[J]. 孟洪民,刘吉臻,张江昆,林忠伟. 华北电力大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]双馈风力发电系统机侧模型预测直接功率控制[J]. 贺锐智,刘波峰,黄守道,黄自翔. 电力电子技术. 2016(03)
[3]电网约束下变速风电机组的限负荷控制策略[J]. 肖运启,贺贯举,王昆朋,杨锡运. 电网技术. 2014(02)
[4]双馈风力发电机非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2013(05)
[5]基于混杂系统的风力发电机组建模与控制[J]. 徐大平,高峰,吕跃刚. 动力工程. 2009(04)
[6]进化多目标优化算法研究[J]. 公茂果,焦李成,杨咚咚,马文萍. 软件学报. 2009(02)
[7]一种改进的遗传多目标优化算法及其应用[J]. 赵亮,雎刚,吕剑虹. 中国电机工程学报. 2008(02)
[8]基于粒子群的多目标优化算法[J]. 李宁,邹彤,孙德宝,秦元庆. 计算机工程与应用. 2005(23)
[9]模糊多模型控制及其对500MW单元机组协调控制系统的仿真研究[J]. 陈彦桥,刘吉臻,谭文,曾德良. 中国电机工程学报. 2003(10)
[10]单元机组协调控制系统发展和现状[J]. 王东风,韩璞,曾德良. 中国电力. 2002(11)
博士论文
[1]单元机组协调控制系统的先进控制策略研究[D]. 房方.华北电力大学（北京） 2005
本文编号：2917816
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2917816.html
教材专著
