风能转换系统多变量补偿控制的研究.pdf

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1、第47卷第11期电力电子技术Vo1．47，No．112013年l1月PowerElectronicsNovember2013风能转换系统多变量补偿控制的研究李泰一，侯小燕，林鹤云，刘维亭(1．东南大学，电气工程学院，江苏南京210096；2．江苏科技大学，电子信息学院，江苏镇江212003)摘要：当风速在额定值以上时，分析液压变桨距控制系统工作原理，基于变速变桨距风能转换系统(WECS)多变量控制策略．设计变速变桨距WECS神经网络比例积分微分(NNPID)桨距角补偿器对桨距角进行自动补偿，通过神经网络权值训练方法调整PID控制器参数。基于WECS硬件仿真平台对

2、所设计的控制器进行实验验证。研究结果表明通过NNPID补偿的风力发电机功率输出稳定性能好，减少了风力发电机转矩的机械振动。关键词：风能转换系统；多变量控制；神经网络中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)11-0020—02ResearchonMulti．variableCompensationControlforWindEnergyConversionSystemLITai．一，HOUXiao—yan，LINHe．yun，LIUWei．ting~(1．SoutheastUniversity，Nanjing210096，Chi

3、na)Abstract：Whenthewindspeedisabovetheratedvalue，theprincipleofbladevariable—pitchangleisanalyzed，combingvariable-speedvariable—pitchwindenergyconversionsystem(WECS)muhi—variablecontrolstrategy，thebladepitchanglecompensatorofneuralnetworkproportional—integral—differentiation(NNPID)fo

4、rWECSisdesignedtoautomati_callycompensatebladepitchanglebyusingweightstrainingmethodofneuralnetworktoadjustPIDcontrollerparame—ters．1]hesimulationplatformissetupbasedonWECS，andtheresultsshowthatthestableperformanceofoutputpowerisbetterwhichcompensatedbyNNPID，andthefluctuationsofwindg

5、eneratortorqueareless．Keywords：windenergyconversionsystem；multi·variablecontrol；neuralnetworkFoundationProject：SupportedbyPostdoctoralScienceFoundationofJiangsuProvince(No．1301005B)；PostdoctoralKeyResearchFundofSoutheastUniversity(No．1116000185)1引言f=0．5,rrpRCp(A，卢)⋯【，=／蜴=0．5,rrpR3vCr

6、(A，卢)／A、上世纪90年代以来全球风能产业迅速发展Il1，式中：P为空气密度；R为风轮半径；V为风速；蜴为风轮但风能利用在控制技术上仍存在问题。风速在额转动角速度；A为叶尖速比，A=f~R／v；Cp(A，卢)为风轮的定值以上时，一般通过控制桨距角来调节功率稳定功率系数，(A，卢)=O．22(I16／A；一0．一5)e一125／^，Ai=I／A+输出。常用方法有PID、非线性反馈和IJPV增益调0．0一0．035+1。度控制等，但均存在不足。为减少风速在额定值以图1为液压阀块控制原理图。液压控制系统上时变速变桨距WECS机械扰动和保持功率恒定工作状态：①正常启

7、动：需将控制阀块上4个电磁输出，此处给出变速变桨距WECS多变量控制方换向阀全部上电。给定比例阀位置控制信号大于(小法，基于NNPID控制设计了一种新型变速变桨距于)初始值，液压缸活塞杆伸出(缩回)；②正常工WECS多变量控制器。实验表明该方法可减少风作：将4个电磁换向阀全部上电，根据比例阀位置电机组转矩波动，增强风电机组运行的安全性。控制信号(大于或小于初始值)调整液压缸活塞杆2变速变桨距风能转换系统运动到指定位置；③紧急关桨：将4个电磁换向阀全部失电。液压缸活塞杆从全缩运动到全伸出位置。风经过风轮时产生的机械功率和气动转矩为：基金项目：2013年江苏省博士后

8、科研资助基金(13010