模糊逻辑控制的变速风力发电系统.doc

模糊逻辑控制的变速风力发电系统 能量转换系统 Z陈×××m的arnalte戈麦斯麦考密克* *德蒙特福特大学英国 *?*大学的卡洛斯病了马德里西班牙 摘要:智能电力电子系统基于一个模糊逻辑控制器的。变速风电转换系统。酒店该方案利用糊方法电磁转矩为最大功率控制捕捉和动态性能改进汽轮发电机系统。该系统不需要风的度和位置信息在CAN有效地限制电力波动仿真结果证明的有效性的一个所提出的方法。 景区简介 可再生能源的发展在最近几年吸引了相当大的兴趣由于对环境污染的担忧由燃烧化石燃料造成的，它不断地减少储备。这是进一步推动公共随着发电安全方面的不安利用核能源。从获得的电目前提供的最便宜的技术和风可再生能源经济的视角。虽然固定测速发电机已传统的直接连接到电网的风发电，调速系统集成随着电力电子接口的快速发展由于实现最佳的能源潜力捕获，减少功率波动对电网，减少机械应力和空气动力性噪声。 风能转换系统具有很强的非线性有许多不确定因素的特点，如气象条件（风速和风方向等）和连续变化的交流系统加载。因此，一个控制系统表现良好非线性随机条件下是必需的为了充足利用可变速度的潜力风能转换系统的最近发展模糊逻辑技术可以密切模仿人类控制过程，因此预期表现良好在变速风力能源转换系统。 这是众所周知的，最佳的能量提取，水轮机的速度应随风速度，最佳叶尖速比保持。然而，风速的测量是困难的在实践中。除了一个机械的必要性在涡轮的接近传感器，其测量可以认真的摄动湍流。因此风速估计方法进行了研究，如Bhowmik工作等A1?[1]和模糊逻辑方法，提出了最大限度地提高发电机的输出直接，据hilloowala，Sharaf [ 2 ]和[ 3 ]西蒙斯et a1。不同从其他风电模糊逻辑控制器，一个新的在本文提出的模糊逻辑控制的方法。在控制系统的输入变量是输出功率与实际速度的变化发电机，它们可以方便地获得通过在发电机的电气参数的测量终端。基于发电机的转速和功率输出，模糊逻辑控制器调节扭矩轴驱动涡轮机发电所需的速度。在除了针对整体的最优效率风能转换系统，模糊逻辑系统还可以避免由误差引起的问题该系统的模型及参数变化系统。 本文介绍了控制原理方案和报告的仿真研究的概念验证。一个简化的系统模型作为一个例子来说明所提出的模糊控制策略，然而，在一般情况下，的提出的原则可以适用于各种类型发电机和电力电子变换器变速风力能源转换系统。 风能转换系统 一个简化的变速风电转换系统被描绘在图1。在可变速度风力涡轮机和发电机连接到电网通过交-直-交型电力电子接口。两个自整流PWM变换器采用机器和电网侧，它允许动态结合矢量控制发电机的转矩控制技术。这两个电力电子转换器将协同控制以保持恒定的直流电压。这意味着，从未来的力量发电机和整流器必须立即通过网侧功率转移到交流系统 转换器。电压源直流环节使PWM变换器在高效运作。的电力电子变流器网侧起重要的作用在电力传输控制和电能质量。各种逆变器已经网格选项在详细调查由陈和Spooner〔4，5，6}。然而，TA想报告的贡献~在发展智能控制系统基于a模糊逻辑构建的最佳功率捕获和动态性能的改善。在发电机在本文件讨论了侧转换器是一个微风涡轮发电机系统的操作在工作服发电机转矩控制在最佳状态。功率交换之间的反应和调整和发电机的整流器。 图一：在风能转换系统的速度系统 风力发电 风是间歇性的，可变的能源。风速的大小和方向是随机的，除了在任何网站，平均风速 在年度基础上方向的分布是可重复的在适度限制。风的变化，包括时间变化和空间变化，是由许多风切变等因素，风湍流，塔阴影和涡轮旋转。然而，这些影响%的茎的扭矩可以使用模拟风廓线在轮毂高度产生的等效力矩的变化。这样一个简单的风力机模型可以使用。 在风的力量是立方体的比例风速可以表示为 其中P（公斤/立方米）是空气密度和r是半径（米）的风力涡轮机转子。然而，只有 上述电源部分是提取和使用被转换成电功率。一个简单的方程（2）是经常用来描述机械 电力传送到轮毂轴 Q，分散系数，根据类型和操作条件的风轮机。C 可能表达 H?，它比率P（H =速度为风速iuz。/?V，D）。where深圳（RADS）是角速度的风轮机。图2节目典型C，H曲线在年最佳价值of尖端速度比（PDO）根据最大功率系数（C～，～～） 图2：涡轮机的功率系数（C，H曲线） 显然，汽轮机转速必须改变风速度，最佳叶尖速比保持最大功率捕获。最大的涡轮机的功率可以表示为 方程（4）表明，最大提取以汽轮机功率与涡轮立方关系最佳速度。最佳的力矩可以通过 将方程（4）的最佳速度： 方程（6）表明，最优转矩，转矩对应的最大功率，是一个二次最优的涡轮