风力发电机独立桨叶单神经元PID变距控制系统.pdf

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1、2010年仪表技术与传感器20l0第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8风力发电机独立桨叶单神经元PID变距控制系统郝万新，吴波(1．辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州121001；2．沈阳化工学院，辽宁沈阳110142)摘要：变距系统是风力发电机组实现变距控制和安全刹车的关键机构，基于神经网络控制理论讨论了变距系统的单神经元PID控制方案。提出将神经网络理论结合传统PID控制机理，构成单神经元PID控制器，并应用于电动独立桨叶变距系统。通过在线边学习边控制的方式，解决了传统PID

2、的不足，满足了风电机组的控制要求。仿真结果表明，该控制方法具有良好的自适性、稳定性和快速跟随性能，且系统鲁棒性优于传统双闭环控制。关键词：风力发电机组；变距控制；神经网络中图分类号：TP271文献标识码：B文章编号：1002—1841(2010)08—0082—03SingleNeuronPIDPitchControlSystemofIndependentBladeonWindTurbineHAOWan．xin．WUB0(1．LiaoningPetrochemicalVocationalandTechnica

3、lCollege，Jinzhou121001，China；2．ShenyangInstituteofChemicalTechnology，Shenyang110142，China)Abstract：Pitchsystemisakeypartofwindturbinewhichachievedpitchcontrolandsafetybrake．ControlprogramofsingleneuronPIDinpitchsystemwasinvestigatedonthebasisofneuralnetwork

4、controllingtheory．ItdemonstratedthatsingleneuronPIDcontrollercanbeestablishedbycombiningneuralnetworktheorywithtraditionalPIDcontrollingmechanismandappliedine—lectricindependentbladepitchsystems．Throughlearningandcontrollingatthesametimeonline，defectsoftrad

5、itionalPIDweresolved，meetingcontrollingrequirementsofwindturbine．Simulationresultsshowedthatthiscontrollingmethodnotonlyhadsoaqualitiesinself-adaption，stabilizationandrapidfollowingperformancebutalsowassuperiortodoubleclosed—loopcontrolonsys—temicrobustness

6、．Keywords：windturbine；pitchcontrol；neuralnetwork0引言随着风力发电机组的大型化，越来越多的机组采用变桨距技术，因为变桨距调节可以使风机起动更加容易，而且桨距调节在高风速下改变桨距角以减少吸收的能量并在最高水平保持功率的恒定输出，从而提高风力机的运行效率和系统稳定性j。变桨距风力发电机在变桨距的同时通过配合使用双馈发电机或永磁风力发电机，可以减轻风速突变产生的转距波动，减轻传动机构承受的扭矩波动，提高齿轮箱寿命，减少传动图1系统框图系统故障率J。式中：p为空气密度

7、；为风速；为叶轮半径；C为转矩系数。风力机的变桨距系统是典型的非线性时变系统，常存在较C。：∞，，0)(2)大程度的参数变化和剧烈的负载干扰，采用常规的PID控制，式中：为叶轮角速度；0为桨距角。系统的动态性能往往难以满足要求。为了在满足系统的稳态转矩系数的特性曲线如图2所示。当0=0时获得最大转精度要求下，提高系统的动态性能，并使系统对参数变化、非线矩系数C⋯，当桨距角变化时转矩系数随之变化，系统的输出性等具有自适应能力和鲁棒性，文中提出一种基于神经网络与转矩也随之变化。在低风速的情况下，通过调节桨距角来保

8、持PID控制相结合的变桨距自适应控制系统，并利用单神经元的C最佳。而在高风速的情况下，通过调节桨距角来限制叶轮输自学习、自适应，实现系统的快速实时在线控制。出的功率。1风轮的气动特性功率系数C和转矩系数c的关系为风力发电机变距控制系统原理如图1所示。机组中叶轮C=AC(3)捕获风能，将风能转换为轮觳上的机械转矩：式中A为叶尖速比。1．．T。=÷Cpv订(1)A：(4)收稿日期：2010—01—27收