并网型风电机组通用控制技术

以FD24-200型国产化并网风力发电机组为例,阐述了控制系统通用设计思路和构成特点.系统综合运用了工控机技术、图像显示技术、数据通讯技术,在单机控制的基础上,能与中央计算机乃至计算机网络相联系,便于实现最佳化运行和科学化管理.     

基于柔性基础模型的海上风电机组支撑结构优化

相比陆上风电机组,海上风电机组支撑结构长期处于风载荷与海浪载荷作用,在设计时还需考虑土壤与基础的相互作用。以某5 MW单桩式海上风电机组支撑结构为模型,考虑基础柔性对机组载荷的影响,应用耦合弹簧模型建立基础模型,计算极限设计载荷,结合有限元模型计算基础部分设计载荷,采用粒子群优化算法,在满足多约束条件下,最小化支撑结构重量。结果表明:考虑基础柔性条件下,应用粒子群优化算法优化支撑结构,在满足各项约束条件的前提下,总体重量降低7.41%。     

PLC在FD24—200kW风力发电机控制系统中的应用

介绍了可编程控制器（ＰＬＣ）ＩＰ３４１６－１６在ＦＤ２４－２００ｋＷ风力发电机控制系统中的应用,同时阐述了控制系统组成,技术要点、软件和硬件设计。     

不同风湍流模型的风电机组载荷计算研究

根据风电机组设计要求IEC 61400-1标准,选取Kaimal和Mann湍流谱密度模型作为风输入,在其他外部条件和操作不变时,计算风电机组设计载荷,讨论不同风湍流输入响应载荷特性。并给出2 MW双馈式风力发电机组设计载荷的计算结果,提出风电机组设计载荷主要原则和影响因素。     

考虑土壤阻尼的海上风电机组支撑结构响应分析

以极端条件下的某5 MW单桩式海上风电机组为研究对象,考虑局部冲刷作用,采用p-y曲线法建立有限元模型,通过自由振动分析,计算考虑土壤材料阻尼的支撑结构整体结构阻尼,结合耦合弹簧模型建立的基础模型,获得机组结构响应。结果表明:基于p-y曲线法建立的有限元模型模拟桩基础与土壤的相互作用是可靠的,相比未考虑局部冲刷作用,土壤阻尼由0.389%降低至0.138%,进而降低了土壤材料阻尼对结构响应的影响。在设计过程中,需考虑土壤材料阻尼对局部冲刷作用下结构响应的影响。     

风力发电机组的LPVH∞控制器设计

针对大型风力发电机组容量增大,控制越来越复杂,特别是对机组动态稳定性要求很高这一特点,提出一种满足动态响应特性的增益调度LPV(linear parameter varying)鲁棒H∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题.利用LPV的凸分解方法,将风电机组线性化、模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,利用LMI方法对凸多面体各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性输出的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的LPV控制器.仿真结果表明,该控制器能有效控制风机传动系统的运行.     

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.     

高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整策略

考虑负荷波动、风电有功输出的随机性,针对电力系统对大规模风电并网时电能质量、经济性、负荷支撑和快速响应等多方面的需求,提出了一种高风电渗透率下变速风电机组参与系统频率调整的多时间尺度协调优化策略。根据变速风电机组运行特性,制定不同风速工况下风电机组的减载控制,并在不同时间尺度对机组间的调频出力进行协调,使惯性与一次调频相结合,实现频率调整优化。结果表明该策略下变速风电机组不仅能够有效地为系统提供惯性支撑,并且具备灵活、可控的静态频率响应特性。     

双馈式变速变距风电机组LPV控制器设计

提出了一种将闭环极点配置到满足动态响应区域内的增益调度LPV(linear parameter varying)鲁棒H_∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题.利用LPV的凸分解方法,将风电机组线性化模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI(linear matrix inequalities)方法对凸多面体各顶点分别设计满足H_∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的IPV控制器.与PID控制的仿真结果相比较,验证了该控制器具有良好的控制性能.