前端调速式风电机组功率优化控制研究

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1、·机械研究与应用·２０１５年第２期（第２８卷，总第１３６期）检测与控制前端调速式风电机组功率优化控制研究张生睿，董海鹰（兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州７３００７０）摘要：针对额定风速以上前端调速式风电机组功率优化问题，提出一种基于差分进化算法的功率优化控制策略。以液力变矩调速系统输出转速恒定、机组输出功率平滑为控制目标建立目标函数，采用差分进化算法，对变桨系统桨距角与液力变矩调速系统导叶开度角两个控制参数进行优化，根据优化后参数对风电机组进行变桨与变矩控制，实现对机组输出有功的优化控制。以２Ｍ

2、Ｗ前端调速式风电机组为对象进行仿真分析，仿真结果表明，根据本文提出的方法对风电机组进行功率控制，平滑了风电机组的输出功率，减小了功率波动，验证了控制策略的可行性。关键词：前端调速风电机组；差分进化算法；桨距角；导叶开度中图分类号：ＴＭ６１４文献标志码：Ａ文章编号：１００７－４４１４（２０１５）０２－０１６１－０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｗｅｒＯｐｔｉｍａｌＣｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅＦｒｏｎｔ－ｅｎｄＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｒｕｉ，ＤＯＮＧＨａｉ－ｙｉｎｇ（Ａｕ

3、ｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｐｔｉｍａｌｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｔｈｅｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅ

4、ｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｗｈｅｎｔｈｅｗｉｎｄｓｐｅｅｄｉｓｂｅｙｏｎｄｔｈｅｒａｔｅｄｖａｌｕｅ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｆｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｓｅｔｗｏｔａｒｇｅｔｓｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｖａｒｉａｂｌｅｏｕｔｐｕｔｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｍｏｏｔｈｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｐｉｔｃｈａｎｇ

5、ｌｅａｎｄｔｈｅｇｕｉｄｅｖａｎｅａｎｇｌｅａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｓｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｓｒｅａｌｉｓｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｐｉｔｃｈａｎｄｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅ２ＭＷｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒ

6、ｏｌｌｅｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｓｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｓｓｍｏｏｔｈ，ｔｈｕｓｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ；ｄｉｆｆ

7、ｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｐｉｔｃｈａｎｇｌｅ；ｇｕｉｄｅｖａｎｅｏｐｅｎｉｎｇ０引言速、减轻传动链载荷、平滑输出功率，改善风电并网发随着风电产业的快速发展和逐渐成熟，风电机组电质量等不同方面进行了研究并取得一定成果。的运行效率受到越来越多的关注和研究。在有效提不同于传统后端稳频式风电机组，前端调速式风高风电机组功率输出的同时保证输出功率的平滑性电机组采用无刷电励磁同步发电机发电，以液力变矩水平、提高风电质量、保证风电安全可靠并网已成为调速驱动取代传统的变频馈电模式，在同步发电机

8、前当前风力发电技术的研究重点。端进行调速，有效解决了传统风电机组存在的低电压目前以双馈型和直驱型机组为代表的变速恒频穿越能力差，无功输出能力不足等问题，为风电机组［６］风电机组已成为风力发电技术的主流，针对此类风电与电网直接耦合提供了条件。［１－５］目前已经有相关文献针对此新型机组进行了研机组的功率控制已有一定研究。文献［１］基于微［７－１０］分跟踪器对双馈风电机组的功率曲线自寻优控制策究。文献［７］通过建立传动