模糊布谷鸟算法在风电机组变桨自抗扰控制中的应用

针对自抗扰控制器存在参数众多整定难度大这一明显缺点,提出通过智能算法来实现参数的自动整定。分析布谷鸟算法的原理及步骤,利用模糊逻辑优化布谷鸟算法的种群多样性并改善其收敛速度,为实现自抗挠控制(ADRC)参数的自整定,将优化改善后的模糊布谷鸟算法应用到参数整定过程中。通过仿真试验,验证通过模糊布谷鸟算法自动整定ADRC参数的可行性,并就整定ADRC参数的过程与粒子群算法及常规布谷鸟算法进行对比验证。仿真结果表明,模糊布谷鸟算法整定ADRC参数的过程更加迅速,且整定后的ADRC能较好满足风力发电机变桨距控制要求,可有效维持风电机组输出功率的稳定性。     

基于改进共轭梯度优化BP神经网络的风电机组变桨距控制

根据共轭梯度算法和传统BP神经网络的变桨距控制器的原理,针对兆瓦级风电机组变桨距控制设计了一种改进共轭梯度优化BP神经网络的变桨距PID参数自整定控制器,此控制器采用改进共轭梯度法修正BP神经网络的权值和阈值,实现BP神经网络变桨距PID控制器的在线整定。在Matlab/Simulink中仿真,仿真结果表明,采用此变桨距控制器可以在额定风速之上快速响应,在相同风速状况下使发电机桨距角调节命令更加准确,风轮转速更加平稳,输出功率维持在额定功率附近,取得了很好的变桨距控制效果。     

参与电网调频的风电机组线性变参数变桨控制策略

风电机组参与调频时其输出功率的调整将改变风电机组变桨动作的风速范围,同时由于桨距角调节气动功率的灵敏度随风况变化,使得传统PI变桨控制难以适用于风电机组参与调频时的复杂工况,出现风电机组转速振荡问题。提出一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)系统的风电机组变桨控制方法,对风电机组模型进行线性化,根据风速和桨距角的变化范围进行凸分解,得到其具有四面体结构的LPV模型,通过求解不同平衡点处的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality, LMI)设计出相应的变桨控制器。仿真结果表明:与传统PI变桨控制相比,LPV变桨控制能有效减小转速的波动,降低低速轴载荷以及减小桨距角的波动程度,验证了该控制策略的有效性和先进性。     

基于风轮气动特性的风力机变桨优化控制策略研究

当风速大于额定风速时,风电机组通过控制变桨机构调整桨距角来减小风能捕获,从而使机组的输出功率保持在额定功率附近。变桨系统一般采用PI(比例积分)控制算法,但由于风轮气动转矩与风速、风轮转速、桨距角呈高次复杂非线性关系,单一控制参数的变桨控制器难以满足风电机组在额定风速以上的运行性能要求。为了解决单一变桨控制性能不足的问题,提出一种基于风轮气动特性的风力机变桨优化控制策略,该策略通过测量桨距角当前值来动态调整变桨控制器参数,可有效提升变桨系统随风动作连续性,减小由变桨控制引起的转速与功率波动,削减机组由变桨动作引起的动态载荷。     

风力机的新型变桨距自抗扰控制系统

采用高速浮点 TMS320F28335(DSP)芯片作为硬件核心控制器,运用自抗扰控制系统算法对风力机桨距角进行精确调整,实现了一种由新型软硬件相结合的风力机变桨距控制系统.结果表明:当风速高于额定风速或者瞬时输出功率大于额定功率时,通过对桨叶桨距角的精确调整,可使输出功率动态维持在额定功率附近.变桨距自抗扰控制系统算法实现简单,具有良好的动态响应特性,能有效保障风力机的安全运行.     

基于粒子群优化的无载荷传感器风电机组独立变桨距控制

提出一种利用预测载荷进行独立变桨距控制的方法,应用叶素理论进行载荷预测,对测量风速以及受风剪效应和塔影效应影响的轮毂风速进行修正,使载荷计算更加准确;应用粒子群算法进行桨距角优化控制,优化搜索中通过对目标函数的选取和相关参数的设定保证控制的实时性.应用Bladed软件对某1.5MW变桨距风电机组进行仿真.结果表明:所提出的独立变桨距控制方法可在保证功率控制的同时实现载荷控制,能有效减小风轮不均衡载荷,降低机组疲劳载荷.     

基于模糊控制的风电机组独立变桨距控制

在额定风速以上时,通常采用变桨距控制技术调节大型风电机组来稳定其输出功率.由于风力发电系统的数学模型具有高度非线性、多变量、强耦合的特点,风速又具有多变性,因此文章在分析传统的PID变桨距控制技术优缺点的基础上,提出了基于三维模糊自适应PID控制的独立变桨距控制技术,并且引入风速的模糊前馈控制技术.对1 MW风电机组进行仿真,结果表明,在额定风速以上时,该方法不仅能稳定风电机组的输出功率,而且可以减小桨叶的拍打振动.     

基于CodeSys风电机组变桨距控制策略研究

本文主要研究兆瓦级风电机组变桨距控制系统的控制策略,基于不完全微分PID控制算法开发控制器,通过建立数学模型,与传统的PI控制器进行比较提出了优化的变桨距控制策略。通过实际工程应用中常用的CodeSys编程软件运行实际风电机组程序并进行全风速仿真,对比优化后的控制算法具有超调小,控制精度高及输出桨距角平滑等优点,为变桨距控制系统策略的优化提供设计思路及方案。     

基于功率灵敏度因子的风力机变速变桨距控制研究

针对大型变速变桨风力机在高风速区的气动性能随桨距角变化而改变的特性,文章提出了一种功率-桨距角变化的灵敏度控制策略。通过设计功率灵敏度因子调节PID变桨距控制器,建立输出功率偏差与风轮转速偏差的闭环系统。将提出的策略应用到某5 MW风机的参数模型中,利用MATLAB平台进行仿真验证。结果表明,提出的控制策略抑制了高风速区的扰动风速对系统的影响,使输出功率和风轮转速保持在额定值附近且波动很小,提高了系统的动态性能和稳态性能,同时提高了发电质量,并为风电机组并网需求奠定了理论基础。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。     

大型风力发电机组独立桨叶控制系统

设计出独立桨叶控制系统的机构方案，依据空气动力学分析，提出模糊控制结合以桨叶空间方位角作为主体因素的加权系数的控制策略，建立了系统模型，仿真结果表明，在风速高于额定风速时，作用在桨叶上的负载波动大为减小，输出功率维持在额定功率附近。     

变速风力机变桨距系统建模与仿真

变速风力发电机组一般采用变桨距控制来稳定输出功率,但是桨距角的改变会引起攻角的改变,从而引起叶片气动性能的改变,所以在变桨距控制过程中,必须保证合适的攻角,以确保风力机具有良好的气动性能。采用统一变桨距控制方法,在matlab/simulink环境下,通过预测攻角仿真研究了变速风力发电机组的变桨距控制过程,结果表明,该控制模型能正确模拟各种风速下风力发电机组变桨距的动态过程,为进一步研究变速风力发电机的功率控制奠定了基础。     

Output power leveling of wind turbine Generator for all operating regions by pitch angle control

Wind energy is not constant and windmill output is proportional to the cube of wind speed, which causes the generated power of wind turbine generators (WTGs) to fluctuate. In order to reduce fluctuation, different methods are available to control the pitch angle of blades of windmill. In a previous work, we proposed the pitch angle control using minimum variance control, and output power leveling was achieved. However, it is a controlled output power for only rated wind speed region. This paper presents a control strategy based on average wind speed and standard deviation of wind speed and pitch angle control using a generalized predictive control in all operating regions for a WTG. The simulation results by using actual detailed model for wind power system show the effectiveness of the proposed method.     

水平轴失速型风力机主动非线性控制

讨论了大型主动失速型风力机在额定工况以上时的主动非线性控制问题。直接利用所推导的仿射性非线性模型．采用微分几何精确线性化理论,实现恒速风力机全局精确线性化控制,给出了反馈控制算法,并对闭环系统进行了数字仿真。     

风电机组的功率模糊控制系统研究

变桨距风电机组是一个高阶、非线性、强耦合、多变量时变的系统,其控制系统是综合性控制系统。在额定风速以上采用功率反馈的模糊控制策略,通过对桨距角的控制,改变气流对叶片的攻角,使风力机吸收的风能在一个相对的稳定值,从而实现发电机恒功率输出。仿真结果表明,模糊控制方法更具优越性,在风力发电系统中能取得较好的控制效果,系统具有较强的抗扰性和快速性。     

风电机组电液比例变桨距技术研究

针对风力机功率控制的重要性,设计了电液比例变桨距执行机构,并结合风力机设计软件Bladed组建成半物理仿真试验台。在此试验台上对提出的分段PID变桨距控制算法以及变速恒频和变桨距切换设定的控制策略进行试验研究。试验结果表明在风速高于额定值时,通过分段PID变桨距控制发电机输出功率稳定性高于常规PID,当风速在额定值左右变化时,变桨距和变速恒频切换正常,满足功率控制和最大风能捕获的要求。     

新型变桨风力机结构设计与性能分析

为满足分布式电网发展要求,提高小型风力机风能利用率,防止大风条件损坏风力发电设备,文章设计了一种应用于小型风力机的新型主动统一变桨调节装置。文章介绍了装置的基本构造与工作原理,利用熔融沉积3D打印技术制作小比例模型验证了变桨装置的可行性,并通过数值模拟方法对功率输出性能及风轮载荷进行了模拟分析。模拟结果表明:通过适当调节桨距角大小,可有效控制风力机输出功率保持在额定功率值附近,且高转速条件下增大桨距角对功率输出性能有较强抑制作用;叶片应力集中区域主要在叶根及叶片中部靠近前缘部位,在功率调控过程中,随着桨距角与风速的增加,应力集中区域由叶中向叶根转移,最大应力值总体呈下降趋势。     

风能转换系统的动态矩阵控制

在实际的变速变桨风力机系统中,模型的强非线性、满负载工况下不稳定的风速及系数参数测量误差的存在,使传统的控制方法难以取得满意的控制效果,因此针对满负载工况下的风能转换系统提出了一种基于多变量动态矩阵控制的控制策略,先构建风能转化系统模型,将时变非线性模型在平衡点处线性化,得到其输入输出偏移量的线性化模型;再利用动态矩阵算法,间接控制发电机转速与功率在额定值处稳定;最后在风轮与电机转动惯量测量误差为40%的情况下进行仿真。结果表明,所得动态矩阵控制器具有较小的波动与较好的鲁棒性,能有效减小系统参数误差的影响,可在安全的工作范围内提供期望的性能,有助于提高电力系统的效率和电能质量。