变速风力发电机组较大风能追踪与桨距控制

2012年07月05日14:53:59 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

何玉林，黄　帅，苏东旭，周宏丽，金　鑫，王　磊
重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆

摘　　　要：针对变速变桨风力发电机组（ＶａｒｉａｂｌｅＳｐｅｅｄＶａｒｉａｂｌｅＰｉｔｃｈ，ＶＳＶＰ）如何在低风速时较大限度捕获风能以及在额定风速以上稳定输出功率进行研究。低风速时在传统风能追踪控制策略的基础上，提出通过改变较优增益系数来追踪较佳风能利用系数的自适应转矩控制策略。在额定风速以上，依据风机空气动力学原理、风轮扫及面内风速风切特性，提出基于桨叶方位角信号的独立变桨距控制策略。该策略通过权系数将统一变化的桨距角转化为３桨叶独立变化的桨距角。以国产某２ＭＷ风力发电机组为验证对象，基于Ｂｌａｄｅｄ软件平台对所采用的控制策略进行仿真验证。结果表明，相对传统控制，所提出的控制策略在低风速时能够更好的追踪较大功率点。额定风速以上时，使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出。

关　键　词：变速变桨；自适应转矩控制；较大功率点追踪；独立变桨；Ｂｌａｄｅｄ软件

１　引　言
变速变桨风力发电机组在产业化设计中，为了获得优质电。目前在低风速时，追踪较佳风能利用系数主要有爬山算法、三点比较法、功率信号反馈法等［１３］。其中，爬山算法由于风能的随意性，会造成较大功率点附近震荡不止。三点比较法由于风速的不确定性会引起误操作。而功率信号反馈法很难获取风电机组的功率风速曲线，因此在实际中很难应用。国内外学者对风力机组运行在额定风速以上降低发电机转速波动和改善风电品质进行了相关研究。ＨａｎｄＭＭ等人采用ＰＩ和ＰＩＤ控制方式对风电机组进行统一桨距控制［４］。ＥｎｄｕｓａＢｉｌｌｙＭｕｈａｎｄｏ等人在风电机组控制中采用变增益ＰＩＤ控制方式［５６］。然而，风电机组的非线性空气动力特征、功率特性和转矩特性制约了以上控制器性能。本文在低风速时提出自适应转矩控制策略。在额定风速以上，提出基于桨叶方位角信号的独立变桨控制策略。以国产某企业２ＭＷ风电机组为验证模型，在Ｂｌａｄｅｄ软件平台上对本文所采用的控制策略进行仿真验证。

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