变桨距风力发电系统模糊控制.pdf

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1、第33卷第2期计算技术与自动化V01．33，NO．22014年6月ComputingTechnologyandAutomationJun．2014文章编号：1003—6199(2014)02—0027—04变桨距风力发电系统模糊控制王仁明”，周峰，徐升(1．三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002；2．湖北省恩施州供电公司，湖北恩施445000)摘要：首先根据风力发电机的各个部分数学模型，用Matlab／Simulink进行模型搭建，然后根据功率变化设计模糊控制器对风力发电机的输出功率进行调整，并同PID控制器进行对比，仿真结果表明，模糊变桨距控制器具有良好的控制品质和鲁棒性。关键词

2、：风力发电机；模糊控制；鲁棒性中图分类号：TM614文献标识码：AFuzzyControlofVariablePitchWindTurbineGeneratorWANGRen—ruing”，ZHOUFeng，XUSheng(1．InstituteofElectricalandNewEnergy，ThreeGorgesUniversity，Yichang，Hubei443002，China2．EnshiPoworSupplyCompany，Enshi，Hubei445000，China)Abstract：Firstofall，Matlab／Simulinkmodelswhichbasedon

3、themathematicalmodelsofthewindturbinegeneratorareestablished．Then，fuzzycontrollerwhichbasedonthepowerchangesisdesignedtoadjusttheoutputpowerofthewindturbinegenerator，andcomparedwiththePIDcontroller．Thesimulationresultsshowthatthefuzzyvariablepitchcontrollerhasgoodcontrolqualityandrobustness．Keywor

4、ds：windturbinegenerator；fuzzycontrol；robustness系统中模型参数变化和非线性等不确定因素。1引言2风力发电机组模型风能是一种取之不尽的可再生能源，被人们誉为清洁、绿色、环保能源，其优越性为越来越多的人一般风力发电机主要分为气动模型、传动机构所认识。因此，风力发电的发展非常迅速。风力发和发电机三个部分]，大型风力机还有桨距控制系电就是将风能转换为机械能进而将机械能转换为统。风以一定的速度和角度作用在风轮的桨叶上，电能的过程。现在风力发电机组正向着大型化发使桨叶产生旋转力矩而转动，将风能转变为机械展，风力发电机组输出功率控制方式有定桨距控制能，进而通

5、过增速箱驱动发电机，再将机械能转变(失速调节)和变桨距调节两种]。在高风速时通为电能，最后并入电网。原理图如图1所示。过桨距角调节实现风电系统的恒功率输出，保证系2．1风力机气动模型统的安全运行]。风力机通过增速齿轮箱与发电机链接起来，其本文把模糊控制应用于风力发电的变桨距控动态特性可以表示为制当中，因为模糊控制不依赖控制对象的数学模型，便于利用人的经验知识，能够很好地克服被控鲁=Tr-Te收稿日期：2013—05—27作者简介：王仁明(1964一)，男，湖北仙桃人，教授，博士，研究方向：非线性系统分析与控制、模糊控制。十通讯联系人，E—mail：eermwang@ctgu．edu．cn计

6、算技术与自动化式中：为风力机风轮角速度，单位rad／s；-，过调节定子电压就可以改变发电机反力矩，进而改为风轮机的转动惯量，单位kg·m；T，为风力机变风力机转速，使得转速跟随风速变化，捕获到最的输出转矩，单位kN·m；为发电机的转矩，单大风能，其反扭矩的数学模型为：位kN·m。pmlU~IF2—(9)L叫叫1J式中：P为发电机的极对数；m为电机定子相数；U为电网电压；r，分别为定子绕组的电阻和漏抗．r2，z分别为转子绕组的电阻和漏抗；为发电机转动角速度，单位rad／s；60为发电机同步转速，单位rad／s；C为修正系数。2．4桨距系统模型图l风力发电机原理图桨距制动器是一种非线性的伺服系

7、统，能使旋转的全部叶片或部分叶片步调一致。在闭环上，桨风力机的风能转换效率由功率系数C来表距制动器可以作为带有振幅和衍生输出信号饱和征，C是叶尖速比和桨距角的函数。叶尖速度的第一阶动态系统的模型。在线性区域，桨比是表示叶片速度与风速之比的变量，可被表示距制动器的动态行为可描述如下：如下：d一(一(10)—coR(2)tr。式中：卢为桨距角输出，单位度；卢，为输入桨距式中：为风轮角速度，单位rad／s；R为叶片角信号，单位