针对大规模且地理分散的风光系统中,各个子系统之间缺乏信息交流,相隔较远且无法实现同步优化的问题,提出用分布式模型预测控制的策略对其系统进行协同优化和调节,从而实现整个风光互补系统中的功率平衡和电压稳定运行要求。针对传统风光互补系统中风力、光伏和蓄电池三个子系统之间都是通过多个单端口双向的DC-DC变换器来实现功率流动的现状,提出把多端口双向DC-DC变换器运用到风光互补系统中。实验研究证明,提出的分布式模型预测控制策略相比于传统的控制方法运用到多端口DC-DC变换器型风光互补系统中,优化速率高且保证了系统的安全可靠运行。

建立了波浪模型,分析了风力机气动载荷和气动转矩中与水动频率相关的脉动分量产生的原因,并基于GH Bladed平台仿真验证了这种脉动的存在性。为减小这种脉动以及风切变和塔影效应对风力机产生的影响,将积分后的塔顶振动加速度信号与统一变桨距参考信号叠加,减小统一变桨距信号,结合风力机输出功率的3倍频风轮旋转频率(3P)脉动分量以及每支叶片的方位角将其转换为该叶片的桨距角调节信号,实现变桨距控制。仿真结果表明,所提变桨距控制策略不仅能有效平缓风、浪引起的海上风力机叶根挥舞载荷的脉动,还能明显减小其气动转矩以及输出功率的波动,在减小风轮疲劳载荷的同时提高了海上风力机的输出电能质量。

建立风力机液压变桨距控制系统数学模型，利用MATLAB／Simulink对系统进行了仿真分析，并验证了其稳定性，证明了液压变桨距控制系统设计的可行性以及设计参数的准确性。同时加入PID校正环节并基与Ziegler-Nichols理论整定PID控制器参数，提高了控制系统的动态特性。