基于风速估计和风剪切的风力发电机组变桨距控制

为提高大型风力发电机组捕获风能的能力,改善其主要零部件受荷载情况,提出基于有效风速估计和风剪切的风力发电机组独立变桨距控制策略.以某5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对传统统一变桨控制策略和独立变桨控制策略进行仿真比较.结果表明:相对于统一变桨距控制策略,独立变桨距控制策略不但能满足维持风力发电机组输出功率额定值稳定的要求,而且使发电机组主要零部件的受荷载情况得到明显改善.     

减小风剪、塔影和湍流效应的独立变桨控制研究

针对现阶段兆瓦级风力发电机组(简称风力机组)运行在高风速时,由于风剪、塔影、湍流等因素影响,传统的PI统一变桨控制不能很好控制叶轮的不平衡载荷问题,提出了基于叶根载荷反馈的独立变桨控制策略。首先使用Bladed平台计算翼型的气动参数,再将各叶片的叶根载荷通过d-q坐标变换送入PI控制器中计算出各叶片最佳增益;其结果经过d-q坐标逆变换,获得各叶片附加桨距角,在统一变桨的基础上实现对各叶片独立变桨的控制。通过对叶根载荷和叶片挥舞弯矩仿真分析,验证了建立的独立变桨控制策略的优越性。     

独立变桨控制对大功率风力发电机受载的影响

以大功率风力发电机组为研究对象,采用线性叶素动量理论将叶片拍打方向的相对风速变化转换为叶片所受的力和力矩(叶根拍打方向和挥舞方向的力矩)的变化。通过Coleman变换进行转换,建立系统状态空间方程。对其进行独立变桨控制设计理论研究,采用MATLAB/SIMULINK实现控制器的编程,分析结果与统一变桨比较表明：独立变桨距控制比统一变桨距控制具有更好的减载效果,更适合大型风力发电机组。通过独立变桨,可以降低风力发电机的载荷,减少维护费用,延长风机的使用寿命。     

基于DDPG算法的风力发电机变桨距控制研究

风电机组模型的不确定性以及风速等外部干扰严重影响风电机组输出功率的稳定性,基于准确风机参数的传统控制策略难以满足系统控制需求。因此,本文提出一种基于DDPG算法的风机变桨距控制器。借助强化学习仅需与环境交互无需建模的优势,以风机模型为训练环境,功率为奖励目标,变桨角度为输出,采用深度神经网络搭建Actor-Critic单元,训练最优变桨策略。采用阶跃、低湍流、高湍流三种典型风况对算法进行检测。仿真结果表明,不同风况下基于DDPG算法控制器的控制精度、超调量、调节时间等性能均优于传统比例-积分-微分控制器效果。     

风速波动时基于UKF-DFNN的变桨距控制

针对风速大于额定风速时风速波动引起风电机组的功率波动及变桨距系统频繁启停的问题,提出基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,简称UKF)与动态模糊神经网络(dynamic fuzzy neural network,简称DFNN)相结合的变桨距控制策略.为了消除传统变桨距控制中风速作为输入信号时产生的时延,将风电机组转速及输出功率作为反馈输入量.利用UKF对反馈输入量进行实时滤波处理,且将滤波后的数据用DFNN动态调整其权重,得到精确的桨距角指令值.采用Matlab/Simulink构建仿真模型,将UKF-DFNN控制与模糊PID、径向基函数(radial basis function,简称RBF)神经网络控制进行对比分析.仿真结果表明:所提策略能提高风速波动时系统的鲁棒性、抑制桨距角的波动范围、输出稳定的功率.     

基于模糊自适应控制的风电机组变桨距系统

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统具有不确定性和多干扰等特点。本文采用基于模糊聚类算法的模糊自适应控制,通过建立风速模型和风力发电机组的运动方程,应用模糊自适应控制,在低于额定风速时控制风轮转速,获得最大的风能利用系数,在高于额定风速时控制桨距角的变化,保持输出功率恒定。仿真结果表明了文中方法的有效性。     

基于分数阶微积分的风力发电机的变桨距控制方法研究

在分数阶微积分理论的基础上,研究了风力发电机变桨距液压控制系统控制策略,并运用Matlab的Simulink工具仿真,分析各个控制策略对风力发电机的变桨距液压控制效果。仿真结果表明,与整数阶PID控制器相比,该系统在分数阶PIλDβ控制器控制下整个闭环系统具备较好的动、静态性能,说明分数阶PIλDβ控制器控制性能的优越性。     

基于双滞环空间矢量控制的电动机电子负载的研究

本文提出一种能量回馈式交流电子负载,主电路采用两个电压型PWM变换器构成的AC/DC/AC结构.前级PWM变换器实现异步电动机模拟功能,采用改进双滞环空间矢量控制方式,并进行预测来计算误差电流.后级PWM变换器实现能量回馈,采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式,并结合模糊控制实现单位功率因数逆变.仿真结果表明,设计的电子负载可以对电动机动态特性精确模拟,具有较好的动态性能和抗干扰能力,并使能量以单位功率因数回馈电网,节约电能.     

基于权系数法的功率和载荷协同控制策略

针对大型风机在高风速区由风剪切效应引起的输出功率波动和叶轮不平衡载荷,从功率和载荷两个维度出发,以NREL公司的5MW陆基风机为对象,提出一种基于权系数法的功率和载荷双目标协同的独立变桨控制策略。首先,以遗传算法优化的PID作为主控制器,通过风轮转速反馈得到统一变桨距角;其次,根据方位角反馈得到各桨叶的动态权系数,以此调整各桨叶的桨距角;最后,将叶根挥舞力矩反馈给模糊PID控制器得到载荷影响下的桨距角微调量,并对桨距角进行修正。通过FAST和Matlab/Simulink平台联合仿真,将所提控制策略与统一变桨距控制和独立变桨PI控制对比分析。结果表明,所提控制策略能有效地将输出功率稳定在额定功率附近,并且对于降低风轮不平衡载荷具有显著效果。     

基于直流发电机的风力发电系统及其控制策略

针对风力发电系统的特点,结合直流发电机的特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统.从理论上分析了该系统的可行性及其优点,重点对其控制策略进行研究,在动模实验室内建立基于直流发电机的风力发电系统的模拟系统,以直流电动机作原动机,调节直流电动机的转速,模拟风速变化引起的风力机转速的变化,并通过试验验证了该系统的可行性.