基于模糊smith预估直驱风电机组变桨距控制器研究

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1、第44卷第1期电力系统保护与控制Vb1．44NO．12016年1月1日PowerSystemProtectionandControlJan．1．2016基于模糊Smith预估的直驱风电机组变桨距控制器研究杨伟，邓程城，徐乐(南京理工大学自动化学院，江苏南京210094)摘要：在大型直驱风电机组中通常采用变桨距的方法来提高风能利用率，调节发电机组的有功功率。但由于风速变化的随机性和风力发电机组的非线性特点，传统的PID控制算法并不能取得令人满意的效果，为此提出了模糊Smith预估控制方法。在模糊理论和Smith预估控制理论的基础上，分别对模糊控制器

2、和Smith预估控制器进行设计，最后将两者相结合，并在Simulink平台上搭建了模型，进行了仿真。仿真结果表明，所提方法在风速变化超过额定风速的情况下，能够通过控制桨距角使风力机转速稳定在额定值，实现直驱风电机组的恒功率控制。关键词：直驱风电机组；风能利用率；桨距角；模糊Smith预估控制；额定风速；恒功率控制PitchcontrolofdirectdrivewindturbinebasedonthefuzzySmithpredictor：YANGWei，DENGChengcheng，XULe(CollegeofAutomation，Nanji

3、ngUniversityofTechnologyandEngineering，Nanjing210094，China)Abstract：Inthelarge—scaledirectdrivewindturbine，itusuallychangesthepitchtoimprovetheutilizationofwindenergyandadjusttheactivepowerofgenerators．Howeve~astherandomnessofthewindspeedandthenonlinearcharacteristicofthewind

4、turbines，thetraditionalPIDcontrolalgorithmCalnotobtainsatisfactoryresults．Forthisreason，afuzzySmithpredictorcontrolmethodisproposed．BasedOnthefuzzytheoryandSmithpredictivecontroltheory,thefuzzycontrollerandSmithpredictorcontrollerisdesigned，finallythebotharecombined，themodeli

5、ssetupbySimulink，andthesimulationverificationisperformed．Resultsofsimulationshowthatwhenthewindspeedexceedstheratedwindspeed，theproposedmethodcanmakethefanspeedstableinratingsbycontrollingthepitchangleandachievetheconstantpowercontrolofdirectdrivewindturbine．Keywords：directdr

6、ivewindturbine；windenergyutilization；pitchangle；fuzzySmithpredictivecontrol；ratedwindspeed；constantpowercontrol中图分类号：TM614文章编号：1674-3415(2016)01．0065-06经网络对被控对象进行在线辨识，同时引入小世界0引言优化算法对Pl参数进行动态调整和优化，使风力机在大型风力发电机组中通常采用变桨距的方法输出功率维持在额定功率附近的允许范围内，控制来提高风能利用率，调节发电机组的有功功率。但效果比传统PI控制有很大

7、改善。文献[3．4]提出模糊是，要很好的实现对变桨距系统的控制仍然面临诸白适应整定PID控制理论设计风力发电系统变桨距多问题，比如永磁风电机组的非线性、强耦合以及控制器。基于模糊白适应整定PID控制理论的变桨较大的转动惯量。距控制器具有良好的动态性能以及对风速扰动的鲁目前国内在风电机组变桨距控制方面应用最广棒性，能够有效改善风力发电系统变桨距的控制效且较为简单的是PID控制器。但由于风速变化的随果。但是由于变桨系统的惯性和延迟，整个控制过机性以及风力发电机组的非线性特点，PID控制算程的动态调节时间长，超调量大。文献[5．7]提出模法并不能取得令

8、人满意的效果。文献[1]在传统的PI糊前馈与模糊自适应整定PID结合的新型变桨距控控制基础上加入增益调整环以改善系统在高风速段制方法。利