文档介绍：华北电力大学(保定)
硕士学位论文
兆瓦级风力发电机组的建模与控制研究
姓名:牛丽琼
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程;控制理论与控制工程
指导教师:孙海蓉
2011-03
华北电力大学硕士学位论文
摘要
随着传统常规能源日渐枯竭及其对地球环境造成的严重污染,世界各国政府都
相继投入大量资金用于新能源和可再生能源的开发和利用。风能是一种清洁、无污
染的可再生能源,风力发电是当前人类利用风能的主要形式。我国有着十分丰富的
风能资源。近年来,我国的风电产业发展十分迅速。但是,目前我国风力发电机组
的自主研发能力明显不足,特别是兆瓦级大型风力发电机组的研发水平明显滞后于
欧美等发达国家。因此,开发高性能、大容量的兆瓦级风力发电机组将成为我国风
电事业发展的必然方向。
因此本文首先就兆瓦级变速恒频风力发电机组各组成部分的动态数学模型做
了研究。随后讨论了变速恒频风力发电机组的矢量变换控制策略以及最大风能追踪
原理。并在 matlab 的 simulink 仿真环境中建立了系统各部分的仿真模型,主要包括:
风速模型、风力机模型、传动系统模型、发电机模型以及控制器模型。并针对所建
立的系统模型进行了仿真研究,仿真结果显示了所建立模型的正确性和控制策略的
有效性。最后讨论了风力发电机组在高于额定风速时的桨距角控制。设计了机组在
高于额定风速时的桨距角模糊控制器,并用神经网络训练了功率系数 Cp 曲线模型。
该模糊控制器在高于额定风速时,可以根据机组功率及功率变化率调节桨距角,保
证机组在额定值下运行。

关键词:风力发电;变速恒频;建模;模糊控制;神经网络

I
华北电力大学硕士学位论文
Abstract
Today,more and more governments pay their large attention to wind power because
of its characteristics of cleaniness and free country has rich wind energy
resources and in recent years the wind power industry in our country is growing rapidly.
However, the autonomy of our wind turbine research and development capability
significantly lag behind many developed countries, especially in large-scale
megawatt-class wind turbine research. Therefore, it is very important for our country to
develop high-performance, large capacity wind turbine power system.
This paper mainly studies the dynamic model for the VSCF wind power generation
system including :wind speed model,wind turbine model,transmission mode and the
generator model,and discusses the control strategies of the VSCF wind power generation
system. Then we builded a simuation model of the VSCF wind power generation system
in MATLAB/ on the simulink model we researched the dynamic
characteristics of the VSCF under low wind simulation results show the
correctness of the model as well as the effectiveness of the control strategies。At last,we
discussed the pitch angle control of t