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风力发电凭借其绿色、清洁、开发利用价值高等特点,在可再生能源开发领域占据着重要的位置。随着大型风电机组越来越多地投入使用,风电机组在起动、制动性能和输出功率的稳定性方面的问题也不断出现。采用传统PID参数的变桨系统对大型风电机组的控制效果不够理想。独立变桨技术是建立在统一变桨技术基础上的一种变桨距控制系统。它通过根据实时风况反馈单独调整每个桨叶的桨距角,可以更好地降低风机在风的切变效应、塔影效应以及湍流效应等因素作用下产生的不均匀载荷,稳定功率输出,提高机组的出力性能,增加机组以及各部件的使用年限。在此篇论文的设计过程中,对风机的基础理论、功率控制模型,基于标准粒子群算法的改进以及变桨系统的PID控制器进行了深入分析与探讨。主要工作包括如下几个方面:(1)阐述选题的背景和意义,对当前风力发电的前景和发展态势,全世界风电技术的发展,变桨技术的研究等作了介绍。提出了当前独立变桨技术研究的一些问题。(2)介绍了空气动力学原理以及叶素动量原理,基于这些原理阐述了风电机组的特性参数以及振动分析,进而引出了风电机组变桨控制理论。重点分析了风机独立变桨与统一变桨控制原理,证明了独立变桨控制系统的优势,还引申介绍了一种联合变桨控制系统。(3)对风力机功率控制中的主要部件进行了介绍,包括:发电机模型、齿轮箱模型以及变频器模型等。在Matlab/Simulink中搭建了5MW风电机组的模型,并采用传统PID控制方式对机组的独立变桨控制系统进行了仿真实验,得出了传统PID控制器在较大风速和波动的情况下控制效果不够理想的结论。(4)介绍了粒子群算法的基本理论,包括原始粒子群算法以及在此基础上改进后的标准粒子群算法,为了增强算法的局部与全局搜索能力,进而提出了一种基于标准粒子群算法的改进算法。对PID控制器的原理进行了详细阐述,并将改进后的粒子群算法与PID控制器联合起来。进行了基于改进粒子群算法整定PID参数的5MW风力发电机组独立变桨控制系统仿真,并与采用传统PID控制器的独立变桨系统在机组转速、功率、载荷等方面进行了比较,证明了前者的优越性和可行性。(5)最后对本次的设计进行了总结与分析,提出了设计过程中存在的不足之处以及对于未来工作的展望。