变速风力发电机组出功控制策略研究

2012年03月20日13:36:54 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

张广明，嵇保健
南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京

摘　　　要：变速风力发电机组通常采用转速控制和变桨距控制相结合的方法，在额定风速以下主要调节发电机的转矩使转速跟随风速变化而变化，以获得较佳叶尖速比；在额定风速以上通过调整桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才能使功率输出保持稳定。传统ＰＩＤ控制方案在风电控制中仍然发挥重要的作用，先进的控制算法与传统控制相结合将是风电控制的主流。在转速控制环中采用积分分离ＰＩＤ控制，在变桨距控制中采用参数自适应ＰＩＤ控制。仿真结果表明，控制方法分别在各自控制环中发挥良好的效果，相比常规ＰＩＤ控制，超调量明显减小，调节时间缩短，动态响应快。

关　键　词：变速风力发电机；积分分离；参数自适应控制

１　引　言
近年来，国际大型风电技术日趋成熟，产业不断成长壮大。变速风力发电机组以其良好的性能已经成为并网型风力发电机组的主流机型［１３］。变速风力发电机组在额定风速以下主要调节发电机的转矩使转速跟随风速变化而变化，以获得较佳叶尖速比。在额定风速以上通过调整桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才能使功率输出保持稳定［４］。ＰＩＤ控制是较早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好及可靠性高，被广泛应用于各种控制中，尤其适合可建立精确数学模型的确定性系统，但实际风电系统是一个线性和非线性相结合的系统，难以建立精确的数学模型。文献［１４］在传统ＰＩＤ控制的基础上设计了智能控制系统，期中包括变论域自适应模糊变桨距控制器、模糊神经网络变桨距控制器、基于遗传算法寻优的桨距角模糊控制器，均获得了较好的控制效果，但控制算法相对复杂。本文在上述先进控制方法的基础上，根据风速是否超过额定风速提出变结构控制。当风速在额定风速以下时，引入积分分离ＰＩ控制克服传统ＰＩ控制容易深度饱和的缺点。当风速在额定风速以上时，根据风速大小，利用模糊推理，给出合适的比例、积分、微分系数，通过传统的ＰＩＤ运算得到桨距角变化的设定值。仿真表明，模糊变参数控制方法能够有效缩短调节时间，减小系统超调量，具有较好的控制效果。

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