大型风力发电机转矩LQR控制及载荷优化

传统的风力发电机的控制方法在高于额定风速时，采用变桨距限制风轮转速，同时采用恒定的转矩控制电机转矩。恒定的电机转矩导致风力发电机传动链扭转阻尼比很小，使传动链扭矩大幅度的波动，甚至引起风力机结构的共振。针对该问题，建立了传动链基于状态空间的线性化模型,采用LQR（Linear Quadratic Regulator）方法设计风力发电机的转矩控制器，将传动链一阶扭转模态对应的闭环极点向虚平面的左侧移动，实现对传动链进行动态加阻。采用FAST的计算模块获得了风力发电机传动链的线性化状态空间模型，采用Matlab7.1/Simulink进行控制器设计并与FAST进行联合仿真。结果表明提出的控制方法有效地提高了传动链的阻尼，降低了风力发电机组关键零部件的载荷。