分段模糊变桨距控制系统的设计与仿真

针对传统PID控制器应用的局限性,风电机组自身特性以及模糊控制的非线性行为和独立于系统模型的特点,提出了分段模糊变桨距控制系统.在大误差范围内,运用二维模糊控制器来提高系统的响应速度.小误差范围内,切入以表达式形式给出模糊规则的三维模糊变桨距控制器,以提高系统的控制精度.Simulink仿真结果表明,分段模糊变桨距控制系统表现出很好的控制品质,具有良好的鲁棒性.     

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.     

LFD16型75KW风力机变桨距系统的设计计算

风力机工作时，如遇异常情况，需顺桨减速。本文较详细好相应桨距系统的原理及其设计计算。     

变桨距风力机叶片的气动优化设计

首先利用Wilson方法进行叶片的外形初步设计,然后以设计攻角作为变量,以额定风速下功率系数最大为优化目标,建立了1 MW变桨距风力机叶片气动外形优化模型,采用遗传算法进行了优化再设计。通过对3叶片1 MW风力机进行的气动性能评价结果表明,优化后的风力机具有更好的气动性能,说明采用该优化方法进行变桨距风力机设计具有明显的优越性。     

小型变桨距风力机的气动优化设计

基于叶素动量理论分析了小型风力机的气动性能分析模型,并提出了叶片的气动优化设计方法.结合叶片制造和应用中的实际要求,设计了10 kW小型变桨距风力机叶片的气动外形.计算结果表明,设计叶片具有良好的气动性能,验证了该设计方法有效实用.     

基于RBF神经网络的桨距角控制策略

针对风力发电系统数学模型复杂,受参数变化和外部干扰严重,具有非线性、时变、强耦合的特点,将神经网络控制引入到风力发电控制系统中,将神经网络控制器作为变桨距系统的控制器,在风速高于额定风速的情况下,根据风速的变化调整桨叶桨距角,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搭建整个...     

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RBF神经网络整定PID的 风力发电变桨距控制

为了改善变速恒频风力发电系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,在分析系统变桨距控制研究现状的基础上,基于RBF神经网络（RBFNN）整定PID控制理论设计风力发电系统变桨距控制器,建立了风力机及变桨距机构模型,以发电机转速测量值与额定转速相比后误差为输入设计控制器。在随机风作用下对设计的RBFNN整定PID控制器进行仿真,结果表明基于RBFNN整定PID控制理论的变桨距控制器具有良好的动态性能及对风速扰动的鲁捧性,能够有效改善风力发电系统变桨距控制效果。     

基于PID控制的变速恒频风力发电机组液压变桨距控制系统研究

文章分析了变桨距控制原理,对变速恒频风力发电机组各部分数学模型进行了分析与研究,在此基础上,建立了变速恒频风力发电机组PID液压变桨控制系统仿真模型,在matlab/simulink环境下对未加PID控制器与加PID控制器两种情况下的系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PID控制器能改善风力机桨距控制效果,更好地捕获风能,稳定风力机功率输出。     

海上浮式风力机变桨距控制研究

借鉴陆上风力机基于状态空间法的干扰自适应控制,在状态空间中考虑海上浮式风力机支撑平台运动自由度,采用状态观测器评估系统各状态量,研究不同干扰自适应变桨距控制对海上浮式风力机控制性能的影响,并与FAST基础控制对比分析.结果表明:海上浮式风力机变桨距控制设计应基于状态空间法的干扰自适应控制,同时在状态空间中应考虑平台纵荡...     

基于超级电容的海上风电机组电动变桨系统设计

变桨系统是海上风电机组的核心部件,对机组安全运行具有十分重要的作用。液压变桨系统存在漏油等问题,蓄电池电动变桨系统存在电池的低温性能差、使用寿命短等问题。文章探讨了使用超级电容作为后备电源的电动变桨系统的设计,并对蓄电池与超级电容进行了比较分析。用超级电容作为海上风电机组电动变桨系统的后备电源,可充分发挥超级电容耐低温、寿命长的特性,提高风机安全性和运行效率,降低海上风电机组的维护成本。通过分析变桨系统力矩,对超级电容电动变桨系统的选择进行了理论计算和推导,并进行了实际测试,为海上风电机组电动变桨系统后备电源的设计提供了有效方法。     

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。     

风力机组变桨机构在控制系统下的工作性能模拟验证分析

建立变桨执行机构的三维实体模型,根据其运行原理模拟出其运动状态并分析其运动性能。基于风力机组的工作条件及变桨控制原理,搭建SIMULINK变桨控制系统模型,并结合UG运动协同仿真模块完成其控制系统的联合仿真和数据分析。相关的试验数据表明:该变桨执行机构在控制系统的控制下运动性能稳定且反应迅速,达到在变风速下稳定吸收风能的目的,能有效满足使用要求,为其进一步设计和控制优化奠定基础,同时提供了一种模拟机构工作运行性能的方法。     

风力发电系统权系数独立变桨距矢量控制

风电系统具有多变量、非线性以及不确定等特点,为了减小叶片不平衡载荷造成的机组疲劳和振动,在2 MW风力发电系统中采用了基于权系数的独立变桨距矢量控制。在MATLAB软件中建立机组的数学模型,与统一变桨距系统的控制效果进行比较,通过仿真验证了权系数独立变桨距矢量控制方案的合理性和优越性。     

Design of a wind turbine pitch angle controller for power system stabilisation

The design of a PID pitch angle controller for a fixed speed active-stall wind turbine, using the root locus method is described in this paper. The purpose of this controller is to enable an active-stall wind turbine to perform power system stabilisation. For the purpose of controller design, the transfer function of the wind turbine is derived from the wind turbine's step response. The performance of this controller is tested by simulation, where the wind turbine model with its pitch angle controller is connected to a power system model. The power system model employed here is a realistic model of the North European power system. A short circuit fault on a busbar close to the wind turbine generator is simulated, and the dynamic responses of the system with and without the power system stabilisation of the wind turbines are presented. Simulations show that in most operating points the pitch controller can effectively contribute to power system stabilisation.     

MPC framework for constrained wind turbine individual pitch control

The reduction of structural loads is becoming an important objective for the wind turbine control system due to the ever‐increasing specifications/demands on wind turbine rated power and related growth of turbine dimensions. Among various control algorithms that have been researched in recent years, the individual pitch control has demonstrated its effectiveness in wind turbine load reduction. Since the individual pitch control, like other load reduction algorithms, requires higher levels of actuator activity, one must take actuator constraints into account when designing the controller. This paper presents a method for the inclusion of such constraints into a predictive wind turbine controller. It is shown that the direct inclusion of constraints would result in a control problem that is nonconvex and difficult to solve. Therefore, a modification of the constraints is proposed that ensures the convexity of the control problem. Simulation results show that the developed predictive control algorithm achieves individual pitch control objectives while satisfying all imposed constraints.     

大型风力发电机组独立变桨多目标控制

为限制大型风力发电机组在高风速时的功率输出和风力机气动载荷,首先,采用PID控制,设计独立变桨距功率和扭矩外环控制;其次,引入不依赖于系统数学模型的无模型控制,设计桨叶挥舞弯矩内环控制;最后,以外环控制输出桨距角为参考量,内环无模型控制期望桨距角为反馈量,利用PID控制,给出3个桨叶桨距角最终参考值。利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了3 MW风电机组仿真平台,仿真结果表明,所设计的独立变桨距多目标控制,能够完成在高风速时保持风力机组输出功率恒定、平衡3个桨叶所受扭矩以及兼顾3个桨叶所受挥舞弯矩的多目标控制任务。     

Sensor comparison study for load alleviating wind turbine pitch control

As the size of wind turbines increases, the load alleviating capabilities of the turbine controller are becoming increasingly important. Load alleviating control schemes have traditionally been based on feedback from load sensor; however, recent developments of measurement technologies have enabled control on the basis of preview measurements of the inflow acquired using, e.g., light detection and ranging. The potential of alleviating load variations that are caused by mean wind speed changes through feed‐forward control have been demonstrated through both experiments and simulations in several studies, whereas the potential of preview control for alleviating the load variations caused by azimuth dependent inflow variations is less described. Individual or cyclic pitch is required to alleviate azimuth dependent load variations and is traditionally applied through feedback control of the blade root loads. In many existing studies, the performance of an advanced controller is compared with the performance of a simpler controller. In this study, the effect of three measurement types on the load alleviating performance of the same cyclic pitch control design is studied. By using a baseline cyclic pitch controller as test bench, the effect of the different measurement types on the controller performance can be assessed independent of control design. The three measurement types that are considered in this study are as follows: blade root out‐of‐plane bending moment, on‐blade measurements of angle of attack and relative velocity at a radial position of the blades, and upstream inflow measurements from a spinner mounted light detection and ranging (LiDAR) sensor that enables preview of the incoming flow field. The results show that for stationary inflow conditions, the three different measurement types yield similar load reductions, but for varying inflow conditions, the LiDAR sensor‐based controller yields larger load reductions than the two others. The results also show that the performance of the LiDAR sensor‐based controller is very sensitive to uncertainties relating to the inflow estimation. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.