风能作为一种可再生清洁能源,对世界能源和环境可持续发展作出了巨大贡献。与传统机械齿轮风力发电机组相比,液压蓄能式风力发电机组利用液压蓄能系统来储存风轮吸收的风能,消除风速随机性和间歇性引起的输出电能波动性变化对电网的冲击。由于液压蓄能系统直接安装在高压管路上,减小了风能储存过程中的能量损失,提高了风能的利用率;同时多个液压蓄能式风力发电机组可共用一套蓄能系统,有效降低蓄能系统的制造成本。当蓄能系统释放储存的液压能驱动液压马达旋转带动同步发电机发电时,马达转速的变化对输出电能的频率和质量有较大影响。由于马达驱动同步发电机的负载实时变化,使得利用传统PID控制时会出现马达转速超调量过大,输出电能频率无法满足要求的问题。本文以液压蓄能式风力发电机组中的液压蓄能发电系统作为研究对象,使用模糊自适应PID对液压马达转速进行控制,提高马达恒转速控制性能和输出电能品质,为液压蓄能风力发电技术的应用和推广提供理论和技术参考。首先,介绍了液压蓄能式风力发电机组的系统工作原理、机组的三种工作方式和具有的优势。在分析液压蓄能器理想气体方程、液压蓄能发电系统流量连续性方程、液压马达和发电机力矩平衡方程以及同步发电机控制方程基础上,建立了液压蓄能发电系统主要元件的数学模型。为了提高马达的恒转速控制性能,用模糊自适应PID控制取代传统PID控制。阐述了模糊自适应PID控制的基本控制原理、模糊化、模糊规则的制定依据和反模糊化过程。其次,在MATLAB/Simulink中搭建了液压蓄能发电系统仿真模型,分析了PID控制中各参数对马达转速控制性能的影响规律。根据所得规律进行液压蓄能发电系统马达转速控制模糊规则和模糊自适应PID控制器的设计。在发电机负载阶跃变化条件下,对比分析了模糊自适应PID和传统PID的控制性能。同时分析了模糊自适应PID控制中系统误差、误差变化和PID控制参数修正量的在线调节修正过程,为模糊规则的进一步优化提供依据。最后,完成了液压蓄能发电系统马达转速模糊自适应PID控制的实验台工作原理设计和主要元件的选型,并在Links-RT半实物测控系统中进行了控制系统设计,为后续的实验研究提供实验平台。