變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳控制及載荷優(yōu)化

劉軍， 高璐

(西安理工大學(xué)，陜西 西安　710048)

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變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳控制及載荷優(yōu)化

劉軍， 高璐

(西安理工大學(xué)，陜西 西安710048)

針對額定風(fēng)速以上，如何抑制變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因反饋信號滯后引起的輸出功率波動(dòng)以及機(jī)組載荷等控制技術(shù)問題進(jìn)行研究。在研究了傳統(tǒng)變槳控制的基礎(chǔ)上，提出基于風(fēng)擾動(dòng)的前饋補(bǔ)償控制與傳統(tǒng)PID反饋信號相結(jié)合的變槳控制策略。通過MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明：槳控制策略能夠快速使風(fēng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩保持在額定轉(zhuǎn)矩附近，減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)以及風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈扭振，從而降低風(fēng)電機(jī)組承受的氣動(dòng)載荷使得系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；最大風(fēng)能跟蹤；變槳距控制；載荷控制；前饋補(bǔ)償控制

0　引　言

目前大型變速變槳風(fēng)電機(jī)組通常采用PI控制器進(jìn)行槳距控制。但由于額定風(fēng)速以上到切出風(fēng)速范圍較大以及風(fēng)速的隨機(jī)性，使得輸出轉(zhuǎn)速的反饋信號滯后。在風(fēng)速快速增加時(shí)，容易引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào)。而在風(fēng)速突然下降時(shí)，又會(huì)引起轉(zhuǎn)速的大幅下降，造成功率的大幅波動(dòng)[1-2]，所以僅采用PI反饋控制難以抑制輸出功率波動(dòng)。

針對PI變槳控制存在的不足，此次采用基于風(fēng)擾動(dòng)的前饋補(bǔ)償控制對傳統(tǒng)PI控制得到的參考槳距角進(jìn)行在線補(bǔ)償修正。當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速并發(fā)生突降時(shí)，前饋補(bǔ)償控制器能夠迅速減小槳距角的設(shè)定值，增加風(fēng)輪吸收的風(fēng)能。反之，控制器能夠迅速加大槳距角設(shè)定值，增大槳距角，減小風(fēng)能吸收，從而保證風(fēng)輪轉(zhuǎn)速能夠快速穩(wěn)定在額定值附近，降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，維持功率恒定。……