專利名稱：一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)機(jī)變槳控制技術(shù)領(lǐng)域，具體講涉及一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電作為技術(shù)最為成熟的清潔能源之一在世界各國得到了迅速發(fā)展。隨著風(fēng)カ發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成為并網(wǎng)型風(fēng)カ發(fā)電的主流機(jī)型。由于風(fēng)能的隨機(jī)性和不確定性，風(fēng)カ發(fā)電機(jī)很難通過自身調(diào)節(jié)平抑由于風(fēng)速變化引起的功率波動，特別是當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速是，這一點體現(xiàn)的更為明顯。變槳控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的槳距角實現(xiàn)對風(fēng)能的充分利用，平滑風(fēng)電機(jī)組的功率輸出，改善風(fēng)機(jī)運行性能。與定槳距風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組相比，變槳距風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組具有在額定功率點以上輸出功率平穩(wěn)，相同功率機(jī)組額定風(fēng)速低、不受氣流密度變化等環(huán)境因素影響和良好的啟動和制動性能等優(yōu)點，因此，變速變槳距風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組成為大型風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組研發(fā)和應(yīng)用的主流機(jī)型。目前，傳統(tǒng)的變槳控制多采用PI或PID調(diào)節(jié)方式，輸入信號為風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的有功功率的測量值，與最大功率參考值相比較后得出誤差信號，輸入PI控制器，產(chǎn)生槳距角控制值β ref,再與實際的槳距角比較，槳距角誤差信號輸入到槳距角控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)，具體控制如圖I所示。風(fēng)電控制系統(tǒng)在采用PI控制模式的變槳控制系統(tǒng)中，能實現(xiàn)在額定風(fēng)速以下，控制槳距角實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，在額定風(fēng)速以上，控制槳距角限制風(fēng)電機(jī)組功率輸出，保護(hù)風(fēng)電機(jī)組不過載，避免風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)機(jī)械損壞。但是傳統(tǒng)PI控制系統(tǒng)是ー種線性控制方式，而風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的非線性，因此需要在建模過程中對系統(tǒng)進(jìn)行線性化處理，線性化工作點的選取對系統(tǒng)建模至關(guān)重要，不同工作點的選取影響著PI參數(shù)整定，若PI控制參數(shù)整定不正確，則無法精確控制復(fù)雜非線性變槳控制系統(tǒng)。同時，由于實際風(fēng)速中隨機(jī)風(fēng)變量的存在將引起風(fēng)速的不規(guī)則變化，特別是在額定風(fēng)速附近，由于頻繁波動將可能產(chǎn)生兩方面的影響(I)連續(xù)變槳控制系統(tǒng)對槳距角的反復(fù)調(diào)節(jié)，影響風(fēng)輪機(jī)輸出性能；(2)變槳控制系統(tǒng)為機(jī)械控制，系統(tǒng)響應(yīng)時間較長，風(fēng)速劇烈變化將導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法及時響應(yīng)當(dāng)前風(fēng)速變化，產(chǎn)生控制偏差。隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制技術(shù)不斷引入變槳控制系統(tǒng)中，提高復(fù)雜非線性變槳系統(tǒng)的控制精度?；谀：齈I控制的變槳控制技術(shù)是將操作者或者專家的控制經(jīng)驗和知識表示成用語言變量描述的控制規(guī)則去控制被控對象的控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)控制對象為復(fù)雜非線性變槳系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，同時控制這些對象的方法并不是以某種現(xiàn)成的形式存在于這些知識源中而供挑選的，而是來源于這領(lǐng)域的專家或者操作人員的知識和經(jīng)驗。因此，模糊規(guī)則的設(shè)立依賴設(shè)計經(jīng)驗，缺乏統(tǒng)ー標(biāo)準(zhǔn)，且算法相對復(fù)雜，實用性不強(qiáng)。采用模糊控制實現(xiàn)最大功率追蹤MPPT(Maximum Power Point Tracking),可以不要求知道被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供相關(guān)經(jīng)驗知識和操作數(shù)據(jù)，適用于解決常規(guī)控制系統(tǒng)難以解決的非線性、時變及滯后系統(tǒng)，但是該控制模式存在靜態(tài)誤差偏大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，實用性強(qiáng)，既可以提高風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，又能有效控制風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組在高風(fēng)速時不超速運行，確保風(fēng)カ發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行，經(jīng)濟(jì)成本低，適用于不同功率等級的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組的變槳控制系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，所述控制方法包括以下步驟步驟I:預(yù)處理風(fēng)速；步驟2 :確定槳距角β預(yù)報值；步驟3 :偏差修正所述槳距角β預(yù)報值。所述步驟I中，根據(jù)風(fēng)速的隨機(jī)性采用移動平均法對風(fēng)速進(jìn)行預(yù)處理。移動平均法對風(fēng)速進(jìn)行預(yù)處理的過程如下設(shè){ ε t}是不規(guī)則的隨機(jī)風(fēng)序列，{ ε J對時間t獨立，數(shù)學(xué)期望E ( ε t) = O,均方差
權(quán)利要求
1.一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于所述控制方法包括 以下步驟步驟1:預(yù)處理風(fēng)速；步驟2 :確定槳距角0預(yù)報值；步驟3 :偏差修正所述槳距角0預(yù)報值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于 所述步驟1中，根據(jù)風(fēng)速的隨機(jī)性采用移動平均法對風(fēng)速進(jìn)行預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于 移動平均法對風(fēng)速進(jìn)行預(yù)處理的過程如下設(shè)1> t}是不規(guī)則的隨機(jī)風(fēng)序列，{ e J對時間t獨立，數(shù)學(xué)期望E( e t) = 0,均方差
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于 在步驟2中，風(fēng)速小于額定風(fēng)速時，取最優(yōu)槳距角P opt作為變槳控制槳距角預(yù)報值，所述最 優(yōu)槳距角@_通過葉素動量法獲取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于 在步驟2中，風(fēng)速大于額定風(fēng)速時，通過Newton插值法獲得當(dāng)前風(fēng)速值下的槳距角預(yù)報值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征 在于在步驟2中，通過下述任一方法確定槳距角0預(yù)報值，其中2-1)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時，不同的風(fēng)速存在不同的最優(yōu)槳距角，根據(jù)空氣動力學(xué) 原理可知，風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率Ptm為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于所述步驟3中，偏差修正所述槳距角β預(yù)報值的步驟如下 3-1)輸入信號為風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率測量值及轉(zhuǎn)速偏差值，通過PI控制得到槳距角參考值； 3-2)槳距角參考值與實際的槳距角比較，得到槳距角誤差信號輸入到槳距控制系統(tǒng)的伺服裝置與伺服比例系數(shù)Ppitah相乘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，其特征在于所述伺服裝置將槳距角β上下限值分別設(shè)置為0°和27°，以使所述槳距控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的預(yù)報校正變槳控制方法，屬于風(fēng)機(jī)變槳控制技術(shù)領(lǐng)域。所述控制方法包括以下步驟預(yù)處理風(fēng)速；確定槳距角β預(yù)報值；偏差修正所述槳距角β預(yù)報值。實用性強(qiáng)，既可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，又能有效控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在高風(fēng)速時不超速運行，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運行，經(jīng)濟(jì)成本低，適用于不同功率等級的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組的變槳控制系統(tǒng)。
文檔編號F03D7/00GK102661243SQ201210140540
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者丁杰, 呂宏水, 吳福保, 朱凌志, 趙亮, 趙大偉, 錢敏慧, 陳寧, 陳梅 申請人:中國電力科學(xué)研究院