风电机组变桨距系统神经网络模糊自适应控制

变桨距系统是风力发电机组研究的关键部分.针对其控制技术直接影响整个机组的性能和风能利用效率的状况,在风力机的空气动力学特性分析的基础上,应用神经网络模糊自适应控制,讨论了在低于额定风速时,如何控制风轮转速,从而获得最大的风能利用系数;在高于额定风速时,如何控制桨距角的变化,从而保持输出功率恒定的方法.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制

在分析风力发电机组系统特性和变桨距控制要求的基础上,提出了一种基于神经网络的分段复合控制方法进行变桨距控制,以解决风力发电系统的多干扰、时滞性、非线性等控制问题。该方法利用神经网络进行模型辨识,再依据运行工况分别进行模型预测控制和前馈控制,不但解决了风力发电机组系统模型难以精确建立的困难,而且去除了可测量的主要外扰——风速随机变化对系统动态控制品质的影响,从而提高了变距系统的响应快速性和抗干扰能力。最后,利用考虑尾涡效应的机组动态模型作为应用实例对复合控制方法进行仿真,结果表明提出方法的有效性与实用性。     

大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

旨在确定变桨距机构的结构形式，通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数，论证变桨距机构的合理性，确保兆瓦级风力发电机组在60 m高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比，找出各种变桨距机构的优缺点，完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定；利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计；利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终，兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式，由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩；并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作，证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定，达到了预期设计的目标.     

兆瓦级风力发电机变桨距机构设计及分析

以国产化1MW风力发电机组为研究对象,利用叶素理论,对变桨距机构进行了设计和分析并对驱动力进行了优化计算,为风力发电机的部件选择及进一步分析计算提供参数,为国产化风机的设计提供一定的参考数据.     

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究

以双馈式感应风力发电机组(DFIG)为对象,分析了DFIG的建模和控制问题。该模型包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型。提出了风力机的桨距角控制策略和发电机的转速控制策略。发电机转速控制采用dq同步旋转坐标下的矢量控制。用MATLAB/Simulink软件建立了DFIG模型,并且根据所提出的控制策略对风速随机变化以及系统电压突变时机组的运行情况进行了仿真。仿真结果验证了模型的合理性及控制策略的科学性和可行性。     

定桨距变速风力发电机组的控制策略研究

提出定桨距变速风力发电机组的串级控制。外回路根据机组的运动方程采用自适应最优模糊控制,给出发电机电磁转矩设定值,实现参考转速的渐进跟踪。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。内回路基于双馈发电机的定子磁场定向矢量控制系统模型,结合动态线性化和反馈稳态解耦技术,提出发电机有功、无功功率的预测函数控制。采用 PI 控制与本文的控制策略作对比仿真,结果表明提出方法的有效性。     

变桨距风力发电系统的滑模变结构控制

讨论了变桨距风力发电系统在高风速时桨距控制问题。针对风力机系统的非线性,参数变化等特性,根据风力机机理,基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型,进而提出滑模变结构控制方案,充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点。对系统仿真时再加入系统的不确定性,仿真结果表明所提出控制方案的有效性,系统具有很好鲁棒性。     

兆瓦级风力发电机液压变桨距系统设计及建模

针对兆瓦级水平轴变桨距风力发电机的控制要求，设计了液压控制系统．利用功率键合图方法建立了变桨距液压系统的数学模型，为对变桨距动态过程进行仿真和液压系统优化提供了重要依据．     

风力发电机组的独立变桨控制

为了实现风力发电机组3个桨叶的独立控制,依据风力机空气动力学原理和风剪切效应,提出了基于桨叶方位角信号的权系数分配独立变桨距控制方法。通过权系数对3个桨叶统一的桨距角进行重新分配,将统一变化的变桨角转化为每个桨叶独立变化的桨距角．以2MW变速变桨风力发电机组为研究对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较：结果表明,相对传统的变桨距控制,独立变桨距控制使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出的同时还能减小齿轮箱转矩尖峰。     

变桨距风力发电机组的建模与硬件在回路仿真

针对风力发电机在运行过程中存在的诸多不确定因素对风机系统进行分析,建立了基于PC—Based平台的风机硬件在回路仿真平台,并进行了控制系统仿真试验。试验结果表明,仿真平台能够实时模拟风机正常运行的状态：在低风速时它能够根据风速变化,保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时通过改变桨距角以限制风机获取能量,使机组保持在额定值下发电。该平台能够省去高昂的设备费用,具有工程设计指导意义和应用价值。     

风电机组变桨距系统半实物仿真试验平台

为了解决大型风力发电机组出厂前设计整机控制系统试验投入较大问题,针对大型风电机组的变桨距系统半实物仿真平台进行试验研究,并给出了在工厂内进行变桨距控制系统性能测试的解决方案.整个半实物仿真平台采用软件模拟各种工况和载荷情况,以运行控制系统（包含变桨距控制策略）和电动变桨距执行机构为实物形式,通过信息的实时交互完成了控制性能与执行机构的测试及载荷等模拟.仿真结果表明,案例研究有效验证了半实物仿真试验平台的合理性,此方法可以为机组设计和后续生产调试提供可靠的参考依据和验证手段.     

风电机组变桨鲁棒控制

针对风电机组输出转速稳定控制问题,提出了一种基于定量反馈理论的桨距角鲁棒控制策略.由于在随机变化风速作用下,非线性的风机模型中部分参数是变化的,提出了基于线性系统稳定性图形作为判据的定量反馈的变桨鲁棒控制器设计方法,以减弱风机模型不确定因素对输出转速的影响.结果表明,所提出的控制器对高风速区扰动风速作用下系统的输出稳定性能具有较好控制效果,并且对风电机组能量传动模型中参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

基于风电机组LPV模型参考自适应独立变桨控制

为了减少大型风电机组多输入、多输出的非线性耦合影响和独立变桨带来的附加控制载荷,根据线性参数变化理论（LPV）对风电机组风能转换系统进行局部线性化,建立统一化的风电机组独立变桨线性参数变化LPV模型.利用模型参考自适应控制理论（MRAC）,以线性化后的LPV控制系统为被控对象建立参考模型,设计出高性能的独立变桨距自适应控制系统.采取波波夫（Popov）超稳定性分析法给出风电机组LPV模型参考自适应控制律,并对所设计的LPV模型参考自适应独立变桨距系统进行计算机仿真实验.实验结果表明,所设计的基于LPV模型参考自适应系统能够适应机组参数在较大范围内的变化,能够实现风电机组独立变桨系统的整机控制,具有良好的稳定性和快速性.     

变速恒频风力发电系统变桨距智能控制

大型变速恒频风力发电系统通常采用变桨距控制技术,保证额定功率点以上输出功率平稳和机组安全,但风机的强非线性和较大的转动惯量导致了变桨距控制的困难,单纯的模糊控制和PID控制都不能取得良好的控制效果.针对这一问题,提出了变速恒频风力发电系统模糊PID-PID双模变桨距控制策略,系统根据工作状况随时调整控制模式及参数.仿真表明,在该控制策略作用下,当风速在额定值以上随机变化时,转速能较好地稳定在额定值附近,具有结构简单、可靠性高、动态响应好、适应性强、控制精度高的优点,同时避免了变桨距执行机构的频繁动作,减小了变桨距执行机构的能量消耗,延长了其使用寿命.     

Blade pitch control of straight-bladed vertical axis wind turbine

Collective pitch control and individual pitch control algorithms were present for straight-bladed vertical axis wind turbine to improve the self-starting capacity.Comparative analysis of straight-bladed vertical axis wind turbine(SB-VAWT) with or without pitch control was conducted from the aspects of aerodynamic force,flow structure and power coefficient.The computational fluid dynamics(CFD) prediction results show a significant increase in power coefficient for SB-VAWT with pitch control.According to the aerodynamic forces and total torque coefficient obtained at various tip speed ratios(TSRs),the results indicate that the blade pitch method can increase the power output and decrease the deformation of blade;especially,the total torque coefficient of blade pitch control at TSR 1.5 is about 2.5 times larger than that of fixed pitch case.Furthermore,experiment was carried out to verify the feasibility of pitch control methods.The results show that the present collective pitch control and individual pitch control methods can improve the self-starting capacity of SB-VAWT,and the former is much better and its proper operating TSRs ranges from 0.4 to 0.6.     

变速风力发电机模型参考自适应控制

风力机系统是一个非线性不稳定的复杂系统,系统具有不确定性,模型很难建立。自适应控制研究对象就是这种具有不确定性的系统,它能通过修正控制器的参数来降低不确定性对系统的影响。采用模型参考自适应方法对变速风力发电机在额定风速下进行控制,使风力机获得最大风能。仿真结果表明此方法对额定风速下变速风力发电机的控制效果很好。     

大型变速风力发电机组总体设计中的几个问题探讨

针对大型变速风力发电机组总体设计中的几个关键技术问题进行了探讨，研究了机组的概念设计，在对几种驱动链结构机型进行对比的基础上，重点分析了目前国际市场上已商业化的基本驱动链结构和单永磁发电机直驱结构的风力发电机组的技术优势.以国家863“兆瓦级变速恒频风电机组”研制成果SUT-1000型机组为例，研究了发电成本估算问题及成本估算模型，提出了利用发电机成本模型优化风力发电机组设计参数的优化方法，并以发电成本最小为参数优化设计目标，对兆瓦级变速恒频风电机组的风轮直径进行优化设计，取得了较好的设计效果.     

小型风力发电机扇叶朝向控制系统

设计了一种基于单片机的小型风力发电机扇叶朝向控制系统,该系统由风向传感器模块、液晶显示模块、驱动模块和扇叶朝向控制装置组成.系统以MSP430F149单片机作为控制核心,利用风向传感器测量风向信息传输给单片机,单片机根据风向信息控制步进电机调节扇叶朝向来风方向,并且风向信息由LCD显示.该系统可以提高风力发电机的工作效率,具有一定的实用意义.     

基于神经滑模控制的风机变桨系统控制研究

以风力发电系统为背景,由于风速波动及风机叶片扫掠面积上风资源的不均匀分布,风机叶片的变桨需要根据自身风况单独控制,即实现独立变桨.提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的滑模控制策略,优化了风机变桨距的控制方法,提高了风力发电系统的稳定性.将算法植入10 kW风机缩比模型实验台,控制伺服变桨电机,实验台模拟运行结果表明,RBF神经网络滑模控制策略能够改善变桨控制的效果,提高系统的鲁棒性.