基于fast与simulink风力发电机组降载荷控制研究

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1、2013年9月机床与液压Sep．2013第41卷第17期MACHINETO0L&HYDRAULICSV01．41No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．17．038一目．zH0I×】、Ⅱ}加如基于FAST与Simulink风力发电机组降载荷控制研究龚睫凯，孙文磊，吴安(新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830047)摘要：控制方法可以以提高风能捕捉率和减少风力发电机组动态载荷来提高整机性能。用叶轮统一变桨控制方法来调节额定转速以上区域的叶轮转速，提高传动链模态中的阻尼。在现代控制论的基础上，对风力发电机组

2、进行线性化计算，应用状态评估方法来减少整机的测量对象，用线性最优控制来调整反馈增益，用DAC控制来清除风扰动。作者建立了基于FAST风力发电机结构动力学软件和Simulink联合仿真下的现代控制仿真模型，将结果与PI控制方法进行对比，体现了现代控制算法的优越性。关键词：风力发电机；线性化；现代控制；载荷中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)17—131—4ControlResearchinReducingtheLoadofWindTurbinesBasedontheFASTandSimulinkGONGJ

3、iekai．SUNWenlei．WUAn(SchoolofMechanicalEngineering，Xi~iangUniversity，UrumqiXi~iang830047，China)Abstract：Controlmethodcanimprovethecomprehensiveperformanceofwindturbinesbywaysofimprovingthecapturerateofwindandreducingdynamicload．Thecontrolmethodofcollectivepitchwasusedtoadju

4、strotorspeedandimprovedampinginthedrivechainmodeabovetheratedspeed．Onthebasisofmodemcontroltheory，windturbineswereproceedwithlinearizationcalcula—tion，theconditionassessmentmethodwasused，aswellaslinearoptimalcontrolandDACcontroltoreducethemeasurementoftheobject，adjust~edbae

5、kgainandclearthewinddisturbance．BasedonFASTstructuredynamicssoftwareandMATLAB／Simulinksoft—wareforthewindturbines，themoderncontrolsimulationmodelwasestablished．TheresultcomparedwithPIcontrolmethodreflectsthesuperiorityofmoderncontrolalgorithm．Keywords：Windturbines；Linearity

6、；Moderncontrol；Load典型的变速风力发电机拥有不同运行区域。如图在文献[1—2]里，已经阐明用状态一空间控1所示，在区域2，控制的目的是，在最优叶尖速比制器的设计来调节区域3的风力发电机转速和提高柔下，使用发电机扭矩控制来增大风能捕捉率。在区域性风力发电机模态的阻尼。并说明采用全态反馈控制3，发电机扭矩是恒定的，并且用叶片变桨控制来维来确定安装风力发电机的地点以提高瞬态响应和提高持风轮转速。另一个风力发电机控制目的是减少结构稳定性。当风力发电机测量有限时，状态评估必须用动态载荷。在评估安装状态。成功使用状态评估的条件是基于仅仅

7、一小部分的测量值，如发电机转速和塔架前后加速度。其他的研究者在区域2使用状态一空间的方法设计控制来增加能量提取率和用变桨控制来减少疲劳载荷。在实地测试风力发电机过程中，用这些现代控制算法来验证其降载荷能力，并把控制算法的执行解决方案运用到商业风力发电机上。降低载荷是减少能量成本的一个重要指标。这些现代控制算法的性能必须与基于经典控制方法的简单控制对比，可以验证载荷图1风力发电机运行区域减少的趋势。到目前为止，很少研究者发布在实际风收稿日期：2012—08—13基金项目：国家自然科学基金项目(51065026)；新疆维吾尔自治区自然科学基金项目

8、(2011211A002)；高等学校博士学科点专项科研基金项目(20106501110002)作者简介：龚睫凯(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为风力发电机整