基于神经网络PID的变速变桨距控制设计

在风力发电中,为了提高风力发电的能量转换效率对风力发电机进行变速变桨距控制,按照所需要的功率系数值确定所需要的变桨角度,以保证功率的稳定.本文研究利用神经网络PID控制器作为变速变桨距系统的控制器.在风速低于额定风速时,采用的是变速控制,此时风能效率高于采用失速控制风电机组的风能效率,具有优化的气动特性;在风速高于额定风速的情况下,根据风速的变化调整桨叶节距角,从而调节发电机的输出功率,使风力发电机组的输出功率保持稳定.最后,利用Simulink构建整个控制系统,对系统进行Matlab仿真.结果表明,使用神经网络PID控制的风力发电系统在风速从额定风速到切出风速时,相对失速控制风电机组,采用变桨距控制风电机组的功率恒定,发电品质较好.     

风电系统全风速段下双模变桨距控制

功率平稳输出与最大风能跟踪是风电机组在高、低两种不同风速下的控制目标,而当前变桨距控制的研究集中在高风速段,大部分是基于平衡点处的线性化模型,风力机偏离平衡点运行的动态性能较差,也不适用于低风速段。因此,针对高、低风速段的不同控制要求,设计了双模变桨距控制器:低风速段采用基于最大功率点跟踪(MPPT)的双PI控制,高风速段采用模糊自适应PID控制器,根据风速变化实时切换控制策略。最后,在Simulink平台下,通过与传统的PI控制器进行了仿真比较,验证了双模变桨距控制的控制效果。     

电液比例变桨距风力机半物理仿真试验台

针对风力机变桨距控制研究的重要性，提出风力机电液比例变桨距系统半物理仿真试验台的设计方案。通过风力机空气动力学分析和模型研究，为变桨距控制提供了理论基础。当仿真风速信号在额定风速上下变化时，加载装置实时模拟作用在变桨距液压缸上的风力负载，同时仿真平台中电液比例变桨距执行机构控制桨叶节距角发生相应的变化，通过风力机模型实现半物理仿真，最终输出功率稳定在额定功率附近，达到了变桨距功率控制的要求。     

基于BP神经网络的风力发电机组变桨距控制仿真研究

在分析风力发电系统对于变桨距的要求上,建立系统的仿真模型,并在此基础上提出了一种基于BP神经网络的变桨距控制方法.该方法利用神经网络的非线性控制模型,解决了难以精确控制的困难.以风速为输入时象,以桨距角为输出对象对高于额定风速时进行控制,以使风力发电系统在高风速时平稳运行于额定功率.最后,以MATLAB的仿真模块进行验证仿真,结果证明提出方法的有效性和实用性.     

风力机独立液压变桨距控制系统建模与仿真分析

建立独立液压变桨距控制系统的数学模型,并对变桨距控制系统进行稳定性分析,确定独立液压变桨距控制系统的设计参数;通过对风力机系统进行SIMULINK仿真分析,验证了风力机能在超额定风速状态下正常工作,说明此独立液压变桨距控制系统模型的可行性和设计参数的准确性,为开发液压变桨距控制器提供了依据。     

变速变桨距风机风轮的建模与控制

建立了变速变桨距风机风轮的数学模型,分析了风速和桨距角的变化对风机扰动的影响,同时找到了风轮动态运行中需要控制的参数.在控制部分,提出了用扰动法解决了风机在低于额定风速时,为寻求功率最大化的风机转速控制.为最大功率控制扰动法在低于额定风速时的应用提供了理论依据,具有重要的理论意义及实际应用价值.     

风电机组模糊滑模变结构恒功率控制研究

风力发电机组设计向单机容量大型化、高可靠性、高效率、低成本的方向发展。现阶段,大型风电机组主要采用双馈异步感应发电机或永磁同步发电机,前者是主流。风电场的风向和风速时刻在变化,风电机组要适应这种变化,通过调节桨距角、风机转速等参数,满足一定的功率控制需求。本文采用模糊滑模变结构控制技术,通过变桨距角的方式,实现了风力发电的恒功率控制。     

风力发电机组泵控液压系统变桨距控制研究

风能收集和转换主要的两种功率调节模式是风力机转速变化和桨距控制。从大型风力发电机组容量和变桨距控制的要求出发，对高性能变桨距控制技术展开研究，应用电液伺服泵控变桨距控制系统，针对变桨距控制中负载强扰动，系统控制鲁棒性差的问题，采用模糊PID控制策略，提高系统抗干扰的综合性能。通过Simulink建立模糊PID控制策略，因为负载处于强扰动工况，针对不同桨距角下，油缸所受载荷进行仿真分析，通过在Fluent中建立风机桨叶的流场模型，得出了不同风速情况下液压缸所受载荷与桨距角之间的关系。最终将系统的载荷谱装载到液压系统与控制策略仿真模型中，通过仿真与试验相结合的形式，得出系统稳态控制精度提高71%,响应时间提高34.28%,系统超调降低48.33%。验证模糊PID控制策略对于提高系统鲁棒性有良好的控制效果。     

基于模糊控制的风力发电机组桨距角控制

由于风力发电系统数学模型复杂,且具有非线性、强耦合等特点,一组固定的PID参数难以在不同风速之上取得满意的控制效果.该文对模糊控制进行了研究,通过在模糊控制器上并联1个积分环节,构成风力发电系统变桨距控制器.仿真结果表明,该控制系统具有良好的动静态性能及鲁棒性.     

大型风电机组偏航和变桨距控制系统研究

简述了偏航和变桨距系统结构特点和动作要求.针对风速风向非线性变化的特点,采用一种变论域自适应模糊控制研究在风速变化下的兆瓦级风力发电机组偏航和变桨距系统联合互补工作的控制技术.利用MATLAB软件对系统进行了仿真,仿真结果证明了该方法的可行性.     

Research on Power Control of Wind Power Generation Based on Neural Network Adaptive Control

-For the characteristics of wind power generation system is multivariable,nonlinear and random,in this paper the neural network PID adaptive control is adopted.The size of pitch angle is adjusted in time to improve the performance of power control.The PID parameters are corrected by the gradient descent method,and Radial Basis Functinn(RBF)neural network is used as the system identifier in this method.Simulation results shaw that by using neural adaptive PID controller the generator power control can inhibit effectively the speed and affect the output power of generator.The dynamic performance and robustness of the controlled system is good,and the performance of wind power system is improved.     

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统控制策略研究

针对基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统的控制问题,对该风电系统电机侧变换器、电网侧变换器的控制策略进行了详细的分析,提出了一种桨距角控制策略,并基于Matlab/Simulink对永磁直驱风电系统进行了仿真。仿真结果表明,永磁直驱风电系统能够在不同风速下稳定运行,在额定风速以下可实现风能的最大功率跟踪,在额定风速以上通过桨距角控制能将风机系统的功率输出限制在额定值附近。研究结果验证了所提出的桨距控制策略的可行性。     

直驱风力发电机的功率控制

以直驱式永磁同步风力发电机组为对象,为使风机运行在最佳输出功率下,研究了额定风速下基于转速控制的最大功率点跟踪（MPPT）策略,以及额定风速上基于桨距角控制的功率控制策略。并基于Matlab／Simulink对功率控制策略进行了仿真,初步验证了控制方法的可行性。     

风力机风速测控系统的研究

针对变速变桨风力机如何在额定风速以下时追踪最大风能利用系数,对在额定风速以上时抑制输出功率的波动进行了研究。在风速测控系统中,提出了低风速时运用自适应转矩控制策略;高风速时为了稳定输出功率,根据估计的有效风速给出合适的前馈桨距角,实现动态前馈补偿与传统PID反馈结合的变桨距控制策略。基于Bladed和MATLAB软件平台,应用此方法对某2MW变速变桨风电机组进行仿真比较。结果表明：此系统在低风速时能够更好追踪最大功率点,在高风速时能有效稳定输出功率。     

Research on Power Control of Wind Power Generation Based on Neural Network Adaptive

For the characteristics of wind power generation system is multivariable,nonlinear and random,in this paper the neural network PID adaptive control is adopted.The size of pitch angle is adjusted in time to improve the performance of power control.The PID parameters are corrected by the gradient descent method,and Radial Basis Function(RBF)neural network is used as the system identifier in this method.Simulation results show that by using neural network adaptive PID controller the generator power control can inhibit effectively the speed and affect the output power of generator.The dynamic performance and robustness of the controlled system is good,and the performance of wind power system is improved.     

控制策略对风力机振动稳定性的影响

研究了控制策略对风力机振动稳定性的影响,揭示了定转速变桨和变转速变桨控制方式对稳定性产生影响的机理,解释了变桨时延改善风力机抗振稳定性的物理意义。研究结果表明,额定功率之下的最佳转速控制有利于提高风力机的稳定性。而额定风速之上的定转速变桨控制方式会使风力机轴向振动失稳。采取变转速变桨控制方式并选取恰当的变桨时间延迟会有效地抑制风力机的失稳振动。变桨时间延迟τ应选择在(25%～75%)T区间内(T为风力机轴向振动的周期),最佳时间延迟为T/2。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

Adaptive sliding mode back-stepping pitch angle control of a variable-displacement pump controlled pitch system for wind turbines

A variable-displacement pump controlled pitch system is proposed to mitigate generator power and flap-wise load fluctuations for wind turbines. The pitch system mainly consists of a variable-displacement hydraulic pump, a fixed-displacement hydraulic motor and a gear set. The hydraulic motor can be accurately regulated by controlling the pump displacement and fluid flows to change the pitch angle through the gear set. The detailed mathematical representation and dynamic characteristics of the proposed pitch system are thoroughly analyzed. An adaptive sliding mode pump displacement controller and a back-stepping stroke piston controller are designed for the proposed pitch system such that the resulting pitch angle tracks its desired value regardless of external disturbances and uncertainties. The effectiveness and control efficiency of the proposed pitch system and controllers have been verified by using realistic dataset of a 750 kW research wind turbine.     

粒子群优化变论域模糊PID控制在风电机组变桨距中的应用

风力发电机变桨距系统采用传统PID控制,不仅超调大、调节时间长、精度低,而且在超过额定风速时,风电机组的输出功率波动比较剧烈,误差较大。该文采用粒子群优化算法改进变论域模糊PID控制器,仿真结果表明:粒子群优化变论域的模糊PID控制器具有良好的动态性能及对风速扰动的鲁捧性,可以平稳地输出功率。     

自抗扰控制技术在风电变桨控制系统中的应用

研究了自抗扰控制技术在风力发电变桨距控制系统中的应用。首先介绍了风力发电机组的机理模型,然后介绍了自抗扰控制的基本原理。最后,设计了自抗扰控制器,并介绍了其参数整定方法,并应用在了风力发电的变桨距控制系统中。仿真结果表明这种方法可以有效抑制随机风扰动下电机转速偏差,实现恒功率控制。