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.     

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。     

变速变桨距双馈风力发电技术研究

大型风力发电机组多具有变速变桨距功能,能够通过控制桨距角来调节机组的功率输出,使整个风力机的功率控制更为有效.通过对变速变桨距双馈风力发电机组的控制策略进行详细分析,给出了变速变桨距风力发电机组的MATLAB仿真波形,仿真结果验证了控制策略的正确性与可行性.     

风电场在可变风速下对频率的综合控制策略

针对可变风速下风电场频率控制问题,将变速风力发电机(VSWT)的超速控制和变桨距控制结合起来提出了减载控制策略,该策略不仅可以存储电能来满足配电网的约束需求,而且有助于初次调频控制。根据VSWT在高风速下运行的比例来调整风力发电机的静态频率差系数,实现在功率约束下对配电网的频率控制。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于欧姆龙PLC的风电机组变桨距系统

随着风电技术的不断成熟与发展,变桨距风力发电机的优越性显得更加突出：既能提高风力机运行的可靠性,又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。采用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻,整机的受力状况大为改善,使风电机组有可能在不同风速下始终保持最佳转换效率,输出功率最大,从而提高系统性能。随着风电机组功率等级的增加,采用变桨距技术已是大势所趋。目前,变桨执行机构主要有两种：液压变桨距和电动变桨距,按其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。     

直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的控制技术研究

研究了风力发电最大功率点追踪原理，建立了永磁同步发电机的数学模型，在此基础上，设计了一种适用于直驱型风力发电系统的永磁同步发电机的控制技术。控制系统采用零d轴电流分量控制策略，并采用电流滞环跟踪技术控制定子电流，实现速度闭环控制。在Matlab／Simulink平台上建立了系统仿真模型，实验结果证明系统能够变速运行实现最大功率点追踪。系统结构简单，响应快，输出电流近似正弦，谐波含量小。     

基于SVR风力机变桨距双模型切换预测控制

通过预测控制算法对风力机变桨距系统进行调节,风力机非线性模型采用支持矢量回归(SVR)算法进行拟合。考虑实运转风力机模型的变化,通过改进的序列最小优化(SMO)代替原增量SVR的凸二次规划算法,并用偶然点排除和模型储存复用等新方法,有效缩短在线运算时间,实现了改进型增量学习算法的在线辨识。此外,由于电液比例变桨距执行机构的差动回路设计和风力负载的单方向性,造成桨叶顺桨和逆桨时系统模型并不一致,本研究的预测控制过程采用双模型切换。整个算法在变桨距风力机半物理仿真试验台上进行试验,当风速高于额定风速时,与常规的PID控制和单模型SVR预测控制相比,发电机输出最大功率误差分别从约9%和10%降低到3%左右。     

定桨距变转速风力机气动性能测试与流场测量

针对非并网风电系统,搭建了风力机性能测试平台,设计了流场测量系统。利用该平台和测试系统,通过改变磁粉制动器的励磁电流实现对风轮转速的高精度控制。通过测量分析发现了风轮后气流旋转方向与风轮旋转方向相反的规律,得到了输出功率越大,其尾迹内气流的轴向速度越小的结论。该实验结果为定桨距变转速风力机的转速控制策略制定提供了依据,也为非并网风电系统风力机的优化和设计提供了参考。     

对“大功率风电机组传动系统液力变矩器的设计研究”一文的商榷

对风电机组液力机械传动系统作了一般的分析,及对《现代制造工程》杂志2007年第6期刊载的"大功率风电机组传动系统液力变矩器的设计研究"一文中类比法设计液力变矩器、可调液力变矩器泵轮输入功率、效率性能、应用领域等问题提出不同看法,进行商榷。     

风电机组电动变桨距控制系统设计

提出了电动变桨距控制系统的总体构建方案,并给出了详细的系统设计结构图及相应的变桨控制流程,为风力机变桨距系统的优化设计奠定了基础。     

变速风力机的静态特性仿真研究

根据变速风力机的静态特性,在Matlab/Simulink的环境下建立了变速风力机的仿真模型,在不同的风速下进行仿真研究,讨论了变速风力机的静态特性与叶尖速比及桨距角等参数之间的关系,结果为变速风力机性能分析提供了参考。     

SRG风力发电系统最大风能追踪控制研究

针对在实验室条件下实现SRG风力发电系统的最大风能追踪控制的问题,对风力机的运行特性及其模拟实现方案、开关磁阻电机的工作原理及其控制方法等方面进行了研究,并对风力发电系统中实现最大风能追踪的控制策略进行了介绍,提出了基于转速反馈的SRG发电系统最大风能追踪控制方案,同时对直流电机进行了转矩控制以实现风力机输出特性的模拟.在SRG风力发电系统平台上对风力机模拟系统进行了测试评价,并进行了变风速条件下的最大风能追踪试验.研究结果表明,直流电机能够有效模拟风力机的输出特性,控制简单,抗干扰能力强,基于转速反馈的MPPT控制方法能够在风速变化时快速调节SRG输出,准确地实现最大风能跟踪.     

基于风力机转速控制的液压型机组功率追踪研究

为解决液压型风力发电机组风能利用率问题,以机组输出功率最佳为控制目标,研究机组最佳功率追踪控制方法。建立了风力机特性数学模型和液压主传动系统数学模型,在数学模型的基础上提出了一种用直接风力机转速控制的最佳功率追踪控制方法,并对其控制率进行推导与分析。以30 kVA液压型风力发电机组实验台为基础,针对所提出的最佳功率追踪控制方法进行仿真与实验研究,结果表明该控制方法具有良好的控制效果。