美国100kW风力发电机组变桨距系统的改进

内蒙古引进最早的美国１００ｋＷ并网风力发电机组,是采用变桨距调节控制出力的一种机型,具有许多优点,但也存在变桨机构常出故障的问题。西文根据该型机组在朱日和风电场运行８年来的实际情况,分析了变桨机构常见故障的原因,并针对性提出了改进方法,经应用后获得较好的效果。     

风力发电机组变桨距控制技术综述

变速风力发电机组已成为大型并网风力发电机组的主流机型。变速风力发电机组的控制主要通过两个阶段来实现。随着能源紧缺及环境污染的加重,风能作为目前最成熟的可再生清洁能源正受到高度重视。世界各国都积极致力于风能的开发利用以及风力发电技术的提高。     

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪。运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66％,突变载荷得以减缓,满足设计目的。     

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响.依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪.运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66%,突变载荷得以减缓,满足设计目的.     

风力发电机组变桨距系统的分析与测试

风力发电机组变桨距系统按动力分为液压变桨距系统和电动变桨距系统,对这两种变桨距系统分别进行了介绍,并进行了优缺点比较。以液压变桨距系统为例,提出一种采用有源液压测试站的风力发电机组变桨距系统测试方法。介绍了有源液压测试站的结构和原理,给出了测试准备工作及具体测试步骤。     

桨距可调的变速风力发电机组

为充分利用风电资源．在正确掌握风轮机特性的基础上，提出了在不同风速区采用的定桨距和变桨距等最佳的风力发电方式。特别是桨距可调、变速运行的风电机组，更具有效的能量捕获与最优的负载性能。     

风速前馈与变论域模糊结合的变桨距控制

针对传统PID变桨距控制难以在大惯性、强耦合的风力发电机组中取得较好的控制效果,提出了一种风速前馈的变论域模糊变桨距控制方法。根据功率误差及其变化率,通过模糊推理得到输入与输出论域的伸缩因子,避免了确定伸缩因子函数模型及其参数的困难;又采用风速前馈的方式实现桨距角的动态补偿,提高了系统的响应速度。仿真结果表明:当风速超过额定风速时,所提方法能使风力发电机组的转速更加稳定、输出功率更加平稳。     

变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真

在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响.依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪.运用MATLAB仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性...     

浅谈定桨距风力发电机与变桨距风力发电机的异同

本文介绍了定桨距风力发电机与变桨距风力发电机的相同点。并从外观结构，限制功率方式、制动方式、起动性能、控制系统输出功率特性及运行环境等方面论述了两者的不同点。     

大型风力发电机组变桨距控制系统设计与仿真

随着风力发电机组单机容量的大型化,变桨距风力发电机已成为风力发电机组的主要研究和发展方向.基于变速恒频风力发电系统,对变桨距控制系统的设计方法进行研究.对风力机的结构和基本工作原理进行了探讨,并分析了风力发电机组的控制过程,分别设计了低于额定转速的PI控制器及高于额定风速的变桨距控制器,通过对控制系统的机理模型仿真,验...     

基于倾斜角权系数校正的风电机组变桨控制

风力发电系统的数学模型具有高度非线性、时变、多变量、强耦合的特点,为了稳定发电机的输出功率以及减小桨叶受力,在分析机组特性和变桨距控制要求的基础上,根据空气动力学原理以及叶片受力分析等,提出一种基于权系数分配的独立变桨距控制方法,并在传统的根据桨叶的方位角进行权系数分配的基础上,依据倾斜角的变化进行权系数校正,通过仿真证明,在风速高于额定风速时,三个桨叶可以根据风速的变化独立调整其桨距角,从而保证在发电机的输出功率稳定的前提下,减小桨叶承受的气动载荷。     

风力机组电动变桨系统

目前,电动变桨系统已取代液压变桨系统并被大多数风力机组采用.电动变桨系统作为风力机组功率控制和安全运行的重要执行结构,直接决定风力机组吸收的风能的大小,对于机组的安全稳定运行发挥着重要作用.此处介绍了电动变桨系统的电气结构和运动控制技术要求,分析了系统中变桨控制器、备用电源、变桨电机和伺服驱动器4大部件的功能、特点及设...     

基于CAN总线通讯的变桨距风力发电控制系统

变桨距控制器用于实现功率调节和桨角控制,介绍了液压驱动和电控驱动两种桨距控制系统的不同,然后讨论了CAN总线在风力发电机组桨距控制中应用的可行性.并介绍了一个基于CAN总线设计的液压驱动桨距控制系统的硬件设计、软件流程和功能实现.最后总结了CAN总线在该系统应用的优点.     

变速与变桨协调的风电机组平滑功率控制

考虑到风电功率秒级波动对电网频率稳定的影响,需要对风电机组输出功率进行平滑控制。现有依靠风电机组实现风电功率平滑控制的方法大都存在频繁变桨的问题。为此提出了协调变速与变桨的平滑功率控制方法。该方法通过分离桨距角的上调和下调动作,将传统的基于变桨调节的恒转速(转速上限)控制转变为转速区间控制,使风轮机能够在任意桨距角下变速运行,从而更大程度地利用风轮机动能来平滑风电功率波动。因此,该方法在保证平滑控制效果的同时,能有效降低变桨动作频率和幅度,并减小变桨伺服机构的疲劳和叶片载荷。最后,基于风电机组模拟器的实验验证了所提方法的有效性。     

3MW风电机组变桨距无模型控制

随着风电机组装机容量的迅速增加,电网对风电机组的电能品质提出了更高的要求,而功率波动是影响风电机组电能品质的一个重要问题。考虑到风电机组变桨控制中的桨距角和机组功率的非线性关系和外界扰动问题,为了减小风电机组功率波动,基于无模型自适应(MFA)控制理论设计了风电机组变桨无模型控制器,不依赖于风电机组精确的数学模型。为了验证无模型变桨控制器的性能,以3MW双馈风电机组为控制对象在Sinmulink中对该算法进行了仿真并和广泛应用的PID变桨控制器进行了对比。仿真结果表明无模型变桨控制器较好地解决了风电机组变桨控制中的非线性和外界扰动问题,风电机组输出的功率波动明显小于PID控制器。     

基于PCA-KNN融合算法的风力机变桨角度故障诊断方法

针对风力机变桨系统变桨角度4种主要故障类型,基于机组SCADA数据分析,提出一种基于非参数核密度估计和Relief-F特征参数提取数据处理,以及PCA-KNN融合算法故障诊断的风力机变桨角度异常状态识别方法。首先,对风力机SCADA数据进行非参数核密度估计预处理,运用Relief-F算法提取变桨角度故障的7类（13个）特征参数;然后,通过PCA-KNN融合算法对变桨角度故障状态进行识别,结果表明：该方法能够准确识别变桨角度4种主要的故障类型。最后,将改进的PCA-KNN融合算法与常用的KNN算法、PCA-KNN算法和BP神经网络进行对比,结果表明：改进的PCA-KNN融合算法具有更为准确的识别率。     

风力发电变桨控制系统设计

为了降低控制难度,提高风力发电变桨系统可靠性,采用以模糊PID参数自整定为核心控制算法,设计了以PLC为控制器.由永磁同步伺服电机与伺服驱动器共同构成的变桨系统.通过软硬件的设计,较理想地实现了变桨系统的电气控制,在实际应用中获得了良好的控制效果.     

基于风剪效应的独立变桨控制对漂浮式风力发电机性能的影响

随着风力发电机塔架高度以及叶片尺寸的增大,风剪效应对风力发电机性能的影响越来越显著,为此提出了基于风剪效应的独立变桨控制策略。分析了漂浮式风力发电机支撑结构的动力学模型,结合针对陆上风力发电机提出的基于风剪效应的独立变桨控制策略,并使用线性二次型调节技术（linear quadratic regulator, LQR）分别对3种漂浮式风力发电机的独立变桨控制器进行了设计,在Matlab/Simulink软件中搭建仿真模型并与Fast软件进行联合仿真。仿真结果表明：所采用的独立变桨控制策略对3种形式的风力发电机的功率、纵摇运动影响并不相同。独立变桨控制策略可以明显降低单柱式风力发电机的功率波动,但对张力腿式和驳船式风力发电机来说效果不明显甚至变得更差;而对于漂浮式风力发电机的纵摇运动来说,独立变桨和统一变桨控制策略对单柱式和张力腿式风力发电机的影响差别不明显,而对驳船式风力发电机来说,独立变桨控制策略使其纵摇角度变得更大。     

基于鲸鱼优化算法的风力发电机组变桨模糊控制策略

由于风的变化性、随机性等因素,风电机组的输出功率处于不稳定的状态。当风速超过额定风速时,通过精确地调节桨距角,保证风电机组输出功率的稳定性。针对该问题,基于Matlab/Simulink仿真软件,搭建出风电机组变桨控制模型,设计了基于鲸鱼算法优化的模糊PID控制器。然而,模糊控制参数繁多,仅靠专家经验进行整定比较困难。因此,通过鲸鱼算法对模糊参数进行在线最优整定,很好地解决了风电机组的大滞后和非线性问题。通过对比分析PID控制器和模糊PID控制器的性能,仿真结果表明后者可以使功率快速趋于额定值,提高了系统的动态响应,并且可以精确调整桨距角。此外,模糊PID控制器最大限度减轻了变桨机构的疲劳,增加了风机的寿命。     

大型风机变桨距控制系统的研究

根据变桨执行机构不同,分析了液压变桨距系统和电动变桨距系统。从结构、原理、控制器设计等方面对两种变桨系统进行研究,并分别利用SimHydraulics和Simulink建模,仿真结果验证了建模和系统设计的正确性,直观反映了变桨距控制系统的动态特性,为大型风电机组的全工况仿真奠定基础。变桨距系统的控制器设计,为大型风电机组的研制提供有力的理论支持,为实际风场中变桨距控制系统提供参考依据。