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基于PSCAD的双馈风力发电机偏航控制的研究
摘要：
本文研究了基于PSCAD的双馈风力发电机偏航控制的问题。针对城市人口的增长和能源消费的增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源得到了广泛的关注。目前，双馈风力发电机已成为主流的风力发电机型号。然而，风速变化等因素会影响双馈风力发电机的偏航控制，从而影响电力系统的可靠性和稳定性。本文通过PSCAD模拟软件建立了双馈风力发电机的电力系统模型，并针对性地设计了偏航控制策略，通过仿真结果的分析比较，验证了所设计的控制策略的有效性和合理性。
关键词：PSCAD；双馈风力发电机；偏航控制
正文：
一、引言
随着城市化进程的加快和能源消费的增加，传统的燃煤、燃油等能源的短缺和污染问题日益凸显。风力发电作为一种清洁、可持续的能源得到了广泛的关注。目前，全球各国都在大力发展风力发电，我国更是成为了全球最大的风力发电国家之一。然而，风速的变化等因素会影响双馈风力发电机的运行状态，从而影响整个电力系统的可靠性和稳定性。因此，如何改进双馈风力发电机的偏航控制，提高电力系统的可靠性和稳定性，成为了当前研究的重要问题。
二、双馈风力发电机的结构和工作原理
双馈风力发电机主要由机械部分、电气部分和控制系统三个方面组成。机械部分包括轮毂、叶片、主轴、齿轮箱和塔架等。电气部分包括发电机、桥式整流器、滤波器、电容器和变频器等。控制系统则主要由传感器、控制器和执行器三部分组成。
双馈风力发电机的工作原理如下：当风速较低时，风力将叶片推动着旋转，通过传动系统将机械能转化为旋转子电磁能。在输出电能之前，旋转子电磁能需要通过定子绕组，经由整流器和滤波器等电气元件转化为稳定的直流电，然后通过变频器和滤波器等电气元件，将直流电转化为交流电。双馈风力发电机的控制系统则负责控制叶片的角度，调整旋转速度和保持电压和频率稳定的控制任务。
三、双馈风力发电机偏航控制的研究现状
目前，双馈风力发电机偏航控制的研究主要集中在控制策略的优化上。控制策略是指通过调节风机桨叶角度、转速和偏航角等参数，使风机输出的电功率能够受到控制，同时保证电力系统的可靠性和稳定性。
常见的控制策略主要包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等，这些控制策略都有各自的优缺点，如PID控制简单易操作，但对于复杂的非线性系统难以适应；而模糊控制的参数更具有适应性和鲁棒性，但需要确定大量的模糊规则，计算量大。相比之下，神经网络控制更能够适用于复杂的非线性系统，并有着良好的优化效果，但同样需要较大的计算资源。
四、基于PSCAD的双馈风力发电机偏航控制仿真实验
本文通过PSCAD模拟软件，建立了双馈风力发电机的电力系统模型，并进行了偏航控制的仿真实验。具体步骤如下：
1.建立PSCAD电力系统模型。将双馈风力发电机的机械部分和电气部分进行建模，并添加感测器、控制器和执行器，形成可运行的控制系统。
2.设计偏航控制策略。针对双馈风力发电机运行过程中可能出现的问题，确定恰当的偏航控制策略。本文采用了基于神经网络的偏航控制策略。
3.进行仿真实验。通过PSCAD模拟软件对所设计的双馈风力发电机电力系统模型进行仿真，仿真结果显示，所设计的偏航控制策略具有很好的稳定性和可靠性。
五、结论
本文通过基于PSCAD的仿真实验，研究了双馈风力发电机的偏航控制问题。针对双馈风力发电机运行过程中可能出现的问题，本文采用了基于神经网络的偏航控制策略，并通过仿真实验验证了该控制策略的有效性和可行性。在未来的研究中，可以进一步研究优化控制策略，提高双馈风力发电机的输出效率和电网的可靠性和稳定性。