风电机组液压变桨系统建模及仿真分析

根据液压变桨系统的组成,对变桨系统主要元器件参数进行计算。基于液压变桨系统的工作原理,搭建液压变桨控制系统的物理仿真模型,对变桨系统的控制过程进行初始仿真分析,加载PI控制器对搭建的物理模型进行动态仿真分析。分析结果表明,PI控制缩短了液压变桨系统响应时间,提高了液压变桨系统控制精度,进一步优化了液压变桨系统的性能。     

风力发电机多域物理建模方法及独立变桨模糊控制器优化研究

针对独立变桨风力发电机,分析了风力发电机运行原理,基于以上原理在Matlab下分别建立了1.5MW独立变桨风力发电机的监测控制系统、独立变桨距控制系统、偏航控制系统、液压执行器系统和电网系统的物理模型,设计了独立变桨距控制模糊PI控制器,与传统PI控制器进行了仿真对比。仿真结果表明了该物理模型的正确性,对比结果表明,模糊PI控制器不仅能提高节距角跟踪精度而且能够稳定输出电压和输出功率,同时也减小了拍打震动和桨叶载荷。     

基于5MW风机模型的变初值模糊PI变桨控制技术研究

针对传统PID变桨控制器参数自调整性能较差,适应性不强的问题,文章提出了风电机组变初值模糊PI变桨控制算法。通过模糊控制算法实现了PI参数的自动调节,根据风速大小设计了合理的变初值调整算法,实现了模糊控制器初值的在线调节。基于FAST风机软件中5 MW陆上风电机组非线性模型,分析了风电机组在额定风速以上运行时变桨系统的动态特性,从算法结构出发,设计了合适的模糊规则和量化、比例因子以及变初值调整算法,在Matlab/Simulink中搭建了变初值模糊PI变桨控制策略。通过仿真验证了控制策略在抑制转速波动和风机叶片、塔基受力力矩波动方面具有较好的效果。     

电液数字马达变桨距控制技术

提出一种适用于风力机的电液数字马达变桨距方式,设计电液数字马达变桨距机构及其电液控制系统,构建其数学模型。在此基础上,提出模糊变桨控制策略,采用重复PID变桨控制器,并进行仿真研究。结果验证了该变桨距控制方式的可行性,并表明:该方式易于实现数字式控制,控制实时性和精度较高。     

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。     

额定风速附近变速变桨风力发电机组功率优化控制

详细分析导致功率波动和功率损失的原因,提出一种转矩优化控制策略。该转矩优化控制方法结合查表法和非线性PI控制器,在低风速区仅启用查表法以追踪最优功率;额定风速附近及以上时运用非线性PI控制器使转矩输出形成滞环,来抑制额定风速附近的功率波动;采用基于转矩误差及误差变化率的桨距角模糊调节器,实现转矩和变桨控制解耦;给出一种功率平均值限制算法,可抑制阵风时(包括额定风速以下和以上)引起的转速短时过速和功率损失,同时也可减少变桨机构的疲劳载荷。以风力机设计专业软件Bladed为工具,结合C语言编写外部控制器,对风力发电机组转矩及变桨控制策略进行仿真研究,仿真结果表明所提出的优化方案可行。     

大型风电机组独立变桨控制器PI参数联合整定

目前大型风电机组独立变桨距控制策略主要采用3独立PI控制环结构。针对其PI参数在设计和优化过程中不易整定的问题,首先应用Bladed软件对风电机组模型进行线性化处理,获取用于PI参数整定的线性化模型;然后通过正交实验分析各个PI控制器参数对系统性能指标的影响趋势及影响程度,并在正交实验的基础上采用免疫遗传算法对独立变桨PI控制器参数进行优化;最后结合Bladed外控制器、Matlab引擎技术和命名管道技术开发Matlab与Bladed联合仿真平台,对基于坐标变换的独立变桨控制器进行仿真与验证。仿真结果表明该优化方法对独立变桨控制系统的3个耦合控制器PI参数具有非常好的综合优化效果。     

基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器（SMSPO）对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。     

基于模糊自抗扰的风电系统独立变桨距控制

在额定风速以上的风况下以变速变桨风力机为研究对象,提出了模糊自抗扰独立变桨控制方案,以减轻干扰的影响。针对系统各状态量分别设计自抗扰控制器,利用模糊逻辑控制对自抗扰控制器参数进行整定。利用Matlab软件对提出的控制策略与PD控制、自抗扰控制进行仿真对比。结果表明:所提出的控制策略能更有效地对模型的非线性和风速等不可知量进行观测及处理,达到抑制风力机不平衡载荷、保证发电质量的控制目标。     

无刷双馈发电机模糊PI无速度传感器控制

为克服无刷双馈发电机(BDFG)常规模型参考自适应无速度传感器控制的不足,增加控制器的通用性,提出模糊PI控制策略,在线调整PI参数,优化速度的估计。基于Matlab/Simulink建立小信号仿真模型,仿真结果显示该文提出的模糊PI自适应速度观测器在静态情况下能精确辨识电机速度,在动态时有较好的快速性,系统有较强的鲁棒性。在实验室BDFG平台上进行对比实验,仿真和实验均验证了模糊PI控制方案的优越性。     

基于差分进化算法的风电机组变桨参数寻优

针对大型双馈式风电机组变桨控制器参数优化问题,提出基于差分进化算法离线寻优变桨控制器PI参数的策略。基于GH Bladed软件得出的双馈式风电机组的高阶线性化模型,利用Matlab软件辨识出既满足精度要求,又可进行参数寻优的低阶模型。然后采用差分进化算法优化变桨PI控制器参数。利用寻优得到的参数进行变增益变桨控制,以达到稳定功率的控制目标。以5 MW双馈式风电机组为研究对象进行仿真验证。在阵风工况下,寻优后的输出功率很快恢复到额定值附近,而且最大偏离量较优化前小。在平均风速为16、18和20 m/s的湍流风工况下,寻优后的输出功率标准差较优化前分别降低23.31%、22.78%和18.32%。     

基于模糊PI控制的大功率光伏模拟器

针对大功率光伏模拟器控制设计的不足之处,提出一种基于模糊控制和PI控制相结合的控制方法,通过电压电流输出信号与光伏参考V-I特性相比求得误差,再经模糊PI控制器运算及SVPWM模块产生控制信号,为保证模拟器安全稳定运行,引入开路电压单独控制回路。最后通过Matlab仿真和样机实验,验证了该控制策略具有较好的动态性能和较高的稳态精度。     

基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计

为使并网逆变器能够在传输有功功率的同时,补偿本地负荷所需的无功功率,文章提出了一种基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计方法,包括电流检测和电流控制两部分。为减小电网谐波对电流检测的影响,采用基于正弦信号积分滤波器(Sinusoidal Signal Integral Filter,SSIF)的电流检测方法。利用改进型重复控制器的零稳态误差能力保证系统的稳态精度,同时,引入模糊控制技术,根据误差大小在线调整PI参数,降低系统的动态响应时间,从而满足最优控制要求。最后,通过仿真研究,证明了基于改进重复控制和模糊PI自整定的并网逆变器设计方法的可行性。     

水平轴潮流能发电机组变桨距系统研究

针对水平轴潮流能发电机组的变桨距系统进行研究.利用理论力学及叶素动量理论对桨叶在机组工作时的受力进行详细分析,提出变桨载荷的理论计算方法.根据潮流能机组轮毂体积小、变桨载荷及凋桨范围大等特点,设计了一种新型的基于电液比例技术的齿轮齿条式变桨距执行机构.该机构结构紧凑、油路新颖、驱动力矩及调桨角度大.在建立系统数学模型的基础上,通过数字仿真对系统的控制特性进行研究.仿真结果表明采用PID控制算法的变桨距系统具有较好的动态特性,能够满足机组功率控制的需求.     

基于变桨系统故障的多部件条件维修策略优化

正变桨系统是风电机组的重要组成部分,它可以通过控制桨距角来控制风轮转速,从而达到恒定输出功率的目的。此外,还可以通过收桨动作使风电机组以空气动力制动的方式安全停机,从而保证了风电机组在不同风况下的安全运行。目前,电动变桨技术以其性能优良,维护方便,环保等诸多方面优点而逐渐取代液压变桨,但是运行过程中诸多故障的出现也不容忽视。变桨系统中电气滑环主要作用是实现轮毂与机舱之间电能和控制信号的传递。变桨中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现,进而执行对轮毂内的轴控箱的控制工作。此外,风电机组机舱与变桨之间用于数据交换的     

风电机组变桨系统载荷特性研究

以某3 MW风电机组为研究对象,对风电机组变桨系统非线性特性进行研究,证明变桨控制器增益与桨距角为反比例关系。使用GH Bladed软件建立变桨系统载荷计算仿真模型,对正常发电、紧急停机等多种工况下变桨驱动载荷进行仿真,分析不同工况下变桨驱动载荷的变化规律,说明由叶片载荷产生的变桨轴承摩擦扭矩在变桨驱动载荷中占有重要比例。提出基于多工况综合分析的变桨驱动电机选择方法。     

极端风况下双转子风力机降载复合控制策略

为降低双转子风力机在极端风况下的大波动载荷,基于双转子风力机气动与控制仿真系统,提出了基于独立变桨自抗扰控制器和偏航模糊控制器的降载复合控制策略,并分析了正常风况和极端风况下该策略的控制效果。结果表明：与传统PID独立变桨控制相比,在极端运行阵风和极端湍流模型下,独立变桨自抗扰控制方法使叶根挥舞弯矩标准差减小18%以上;与传统恒速偏航控制相比,在极端风向变化下,偏航模糊控制方法使偏航轴承滚动力矩标准差减小约27%。降载复合控制策略有效降低了极端风况下双转子风力机的大载荷,抑制了功率波动。     

基于Matlab的风电机组控制系统研究与仿真验证

基于Matlab平台的M语言,研究风电机组转矩PI控制器、变桨PI控制器及参数优化、转矩控制与变桨距控制的解耦、传动链加阻控制和塔架前后加阻控制对风电机组动态响应的影响,通过仿真试验验证了PI控制器参数优化、转矩控制与变桨距控制的解耦以及传动链加阻均能够提高机组稳定性,降低载荷,提高机组安全性,为风电机组控制系统的优化及应用提供参考。     

基于Mamdani模糊推理的风电机组控制方法研究

针对风电机组复杂多变的工作条件和自身控制要求,文章提出了一种基于Mamdani模糊推理的风电机组控制方法。该方法首先对控制对象进行模糊化处理,然后制定推理规则并确定控制推理方式,最后对推理结果进行精确化模块处理,反馈给控制对象。文章以风电机组偏航系统控制为例,研究了在风速大小、风速变化和风速变化率3种因素下调桨量的模糊控制,试验结果证明了该方法可以满足变工况下风电机组变桨控制要求。     

直流微电网系统的DC/DC变换器控制系统设计

全桥DC/DC变换器由于具有高功率密度、高效率、高变压比及电气隔离的特点,成为直流微电网系统中重要的电力电子接口。而移相全桥DC/DC变换器具有高阶时变非线性的特点,具体应用时较难建立其精确的数学模型,这影响了传统PID控制性能,因此设计了模糊自整定控制器。通过对峰值电流模式下变换器的小信号建模,在传统PI控制的基础上,给出了基于模糊理论的PI参数在线自整定方法。同时,利用Matlab仿真工具给出了模糊控制器的设计方法,并通过DSP对其进行软硬件实现。仿真和试验结果表明,模糊自整定控制与常规PI控制相比,提高了系统的抗扰动能力,改善了系统的动态性能,从而提高了整个微电网系统的可靠性。