模糊PID变桨距控制器研究.pdf

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1、<电气开关>(2011．No．4)33文章编号：1004—289X(2011)04—0033--02模糊PID变桨距控制器研究王馨凝，夏加宽，卢爽埴(1．沈阳市信息工程学校，if_宁沈阳110122；2．沈阳工业大学，辽宁沈阳110870)摘要：首先对风力发电技术的发展进行了介绍，然后对变桨变速风力发电机机组风能转换特性进行了分析，从而提出了在高风速范围下，风力机变桨控制发电机转矩的控制策略。利用Maflab／Simulink的仿真结果表明，控制曲线符合预期设计要求。关键词：风力发电系统；桨距角控制；PI控制中图分类号：TM614文献标识码：BResearchonPIDFuzzyF

2、eatherControllerWANGXin．ning，XIAJia．kuan2，LUShi—xll,ctrt2(1．ShenyangInformationEngineeringSchool，Shenyang110122，China；2．ShenyangUniversityofTech—nology，Shenyang110870，China)Abstract：Thispapermakesabriefintroductionofthedevelopmentofwindelectricpowergeneratingtechnologyfirst，andthenanalysesthef

3、eaturesofthevariablepitchandspeedwindturbinegeneratorsystem．Accordingly，thecontrollingstategyofthegeneratortorquescontrolledbyvariable—pitchedwindturbineswithintherangeofhighwindspeedisraised．Meanwhile，byusingthevalidationofthesimulationresultofMatlab／Simulink，theauthorconcludesthatthecon—trol

4、ingcurvesanswertotherequirementsoftheexpecteddesignintention．Keywords：windpowersystem；propellerpitch-anglecontrol；fuzzycontroll引言下，并且有着严格的并网苛求的复杂系统，风力机组的动态方程为：由于风力发电系统具备环保性高、单机容量大、系dw统控制可靠性强等特点，已成为电力系统新兴的重要r卜e发展方向之一⋯。然而，风能是一种随机性能源，风式中，．，为风轮的转动惯量；∞为风轮转动的角速速脉动往往导致风机系统输出功率脉动。同时，风力度；为风轮获取的气动转矩；为发电

5、机的反力矩。发电机片叶的气动非线性，以及系统参数的不确定性和机械运动过程的复杂性，给风力发电机系统建模带=0．5oAc。(A，JB)／to(2)来了很大难度l3J。因此，对风力发电机桨距控制的2"rrnRwRA：=—一—：=一——(t3j)1．Pt，研究显得尤为重要。本文在分析变速变桨风力发电机运行特性的基础其中：P为空气密度；A为桨叶扫掠面积；C。为风上，提出一种在高风速范围内，采用变桨控制方式，来能利用系数；A为叶尖速比；为桨距角；V为风速；调整发电机转矩恒定的控制策略，即采用PI变桨距控为气动转矩；to为风力机主轴转速。制方式来调节发电机的转矩稳定。通过对某1．5MW在风机系

6、统中，用风能利用系数C。来描述风力机风力发电机参数的仿真计算，验证了所提出的控制策对风能的利用率，并且可以看作为叶尖速比A和桨距略，能够起到稳定电机转矩效果。角的非线性函数关系。变速变桨风力机的风能利用2风力发电系统数学模型分析系数C可以看作叶尖速比A和桨叶的节距角的函风力发电机是工作在不可预知的风速环境条件数关系，由文献[6]可知：<电气开关)(2011．No．4)fCp(A，)=l一c一c，一cIe4实际算例分析{Ill‘cs(4)本文根据国内某1．5MW实验样机参数，桨叶半一径为34m；空气密度为1．225kgm；额定风速12m／s；切由的关系式可以看出，可以通过调节桨距角出

7、风速25m／s；风机额定转速20；发电机额定转矩降低风能利用系数c。，从而将风力机主轴的转速稳8600Nm；风机转动惯量3．8×10。kgm；齿轮箱变比定在额定转速tO0。在风速低于额定风速时，通过变速90；变桨器响应时间0．05s。对前文介绍的风力机在恒频装置，风速变化改变发电机转子转速，使风能利用高于额定风速区设计的PI变桨控制器进行仿真验证。系数恒定在，控制发电机输出频率稳定；在风速假定风能利用系数C。总能控制在最优点。高于额定风速时，调节桨叶节距角从而改变发电