风电机组偏航Fuzzy-PID合成控制系统仿真

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1、万方数据2009年3月第24卷第3期电工技术学报TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYV01．24No．3Mar．2009风电机组偏航Fuzzy-PID合成控制系统仿真朴海国王志新(上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240)摘要为有效进行偏航迎风控制，提高偏航控制系统偏航过程中的稳定性与鲁棒性，提出了一种新型的偏航系统控制方法——_Fuzzy．PID合成控制方法。该控制方法将整个速度控制域分成三个部分：大误差范围内的Fuzzy控制部分；小误差范围内的Fuzzy．I控制部

2、分；微误差范围内的Fuzzy．I．PD控制部分。以此方法设计了Fuzzy．PID合成控制器，并构建了偏航矢量控制系统。采用Matlab进行的仿真实验结果表明，与常规PID控制和模糊PID分段控制比较，在系统稳定性和鲁棒性方面，Fuzzy．PID合成控制具有更好的性能表现，增加了系统的安全系数。关键词：Fuzzy．PID合成控制器稳定性鲁棒性偏航控制风电机组中图分类号：TM614SimulationofFuzzy-PIDSynthesisYawingControlSystemofWind711urbinePiaoHaiguoW

3、angZhixin(ShanghaiJiaotongUniversityShanghai200240China)AbstractInordertocarryoutyawingcontroleffectively，andenhancethestabilityandrobustofyawingcontrolsystem，thepaperproposesanewmethodforyawingcontrolsystemnamedFuzzy—PIDsynthesiscontr01．Thecontrolmethodmainlyconsi

4、stedofthreeparts：theFuzzycontrolpartofbigerrorscope，theFuzzy—Icontrolpartofsmallerrorscope，theFuzzy—I—PDcontrolpartofmicroerrorscope．Fuzzy-PIDsynthesiscontrollerisdesignedaccordingtothemethod，andyawingvectorcontrolsystemisbuilt．Comparingthesimulationcurveswithcommo

5、nPIDcontrolandfuzzyPIDsubsectioncontrol，theresultsindicatethattheFuzzy-PIDsynthesiscontrolsystemhasbetterperformancesinthestabilityandrobustofyawingsystem，whichincreasesthesafetyfactorofsystem．Keywords．Fuzzy-PIDsynthesiscontroller,stability，robust，yawingcontrol，win

6、dturbine1引言近几年来，由于油价上涨、能源紧缺和对全球变暖的关心，风能作为一种可再生的清洁能源，以其蕴量巨大、分布广泛和没有污染等优势，受到世界各国越来越多的重视，风能的开发和利用得到了长足的进步和发展【1】。风能成为发展最快的绿色能源。风作为自然界的产物，由于具有随机性，风向国家863计划资助项目(2007AA052458)和上海市科技发展基金资助项目(062158017)．收稿日期2007．09．25改稿日期2008．04．14总是在不断地改变，为提高风能的利用，偏航控制系统成为水平轴风电机组控制系统的重要组成部

7、分。风力发电系统的偏航控制系统，主要分为被动迎风偏航系统与主动迎风系统两大类。前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。随着风向不断改变，偏航系统需要频繁起动进行迎风控制124】，风电机组在发电工作状态下偏航，偏航过程中，产生的陀轮力矩波动。随着偏航角和风速的变化而产生的阻力矩波动等都成为偏航系统的负载波动11-41，负载波动进一步导致偏航系统的转速波动，偏航系统的转速波动对于叶片、塔架万方数据184电工技术学报200

8、9年3月等的振动都有很大影响，对整个风电机组系统的安全性构成威胁。因此，如何提高偏航系统的稳定性和鲁棒性【5l，成为重要研究内容。近年来，风能新型风电机组的大型化[6-Sl对风力机的偏航控制系统的稳定性提出了更高的要求，为偏航控制系统的研究提供了新的机遇。异步笼型感应电动机具有结构简单、易