基于变结构控制的风力发电变浆距系统
风力发电的变桨距控制研究
二风力发电的控制系统介绍
2.1控制系统的重要性
风电机组的控制系统是一个综合控制系统。它不仅要监视电网，风况和机组运行参数，对机组运行进行控制；而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。图2.1是风电机组工作原理图。
图2.1风电机组工作原理的框图
风力发电控制系统在风力发电系统中需要解决的基本矛盾是如何在风速变化的情况下,获得较稳定的电压输出,以及如何解决无风时的用电问题。既要考虑到风能的特点,又要考虑到用户的需要,达到实用、可靠、经济的运行效果,关键环节之一就是要有一个稳定、可靠、功能齐全的控制系统。控制系统在风电机组中的作用犹如人的大脑，进行风力发电机组的运行管理。
3.2.1（电动）变桨距执行机构
狭义的变桨距执行机构是指直接控制叶片转动部分的机械装置。现在常见的变桨距执行机构有下面几种。
（1）平行轴齿轮驱动
多用于分散控制电动变桨距系统。驱动伺服电动机通过行星齿轮减速器，在减速器的输出轴上装有驱动内齿圈的直齿轮，从而实现变桨距控制。MW及以上大型风力发电机组多采用这种结构。图3.2为平行轴齿轮结构。
2.2.3制动控制
当转速超越上限发生飞车时，发电机自动脱离电网，桨叶打开实行软刹车，液压制动系统动作，抱闸刹车，使桨叶停止转动，调向系统将机舱整体偏转90°侧风，对整个塔架实施保护。
变浆距风力发电机组的控制系统
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Ｓ ｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｙ ￣ ｆｏ ｄｅ ｃ ｃ ｎ０ ｇ 】 ｉ ｎ
２１ ０ ２年 ６月 第 １ ７期
科 技 视 界
能源科技
与速度控制器 Ａ的结构相 比 ， 速度控制器 Ｂ增加 了速度 非线性化环节 。这一特性增加 了小转差率 时的增益 ， 以便控
２ 变距 控制
变距控制系统是 一个随动 系统 。 其控 制过 程如图 ２所示。
图 ２ 变 距 控 制 过 程
作者简介 ： 王爱（ ９５ ）女 ， １ ８一 ， 内蒙古包头人 ， 包头职业技 术学院 ， ， 助教 硕士研 究生 ， 究方向为电力 系统 自动化及 其应用。 研 石培进（９ ３ ） 男， １８ 一 ， 内蒙古包头人 ， 包头第一 热电厂 ， 工， 士研 究生， 究方向为计算机科 学。 助 硕 研
速以一定 的变化率上升 。控制器也用于在 同
步转速 时 的控制 。 当发 电机 转速 在 同步转
速￣ ０／ ｉ １ｒ ｎ内持续 １ 发 电机将切入 电网。 ｍ ｓ 发 电机转速通过 主轴上的感应传感器 测量 ， 每
个周期 信号 被送 到微处 理器 作进 一步 的处
图 １ 新 型 变 桨 距 控 制 系 统 框 图
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能 源科技
科 技 视 界
２１年 ６ ０２ 月第 １ 期 ７
变浆距风力发 电机组的控制系统
王 （． 头职 业技 术学 院 内蒙古 １包 包头 爱 ， 石培 进 ０ ４ ３ ２包 头第 一 热 电厂 内蒙 古 １ ０ ０；． 包头 ０４ １ ） １ ０ ０
风力发电机组变桨距控制系统的研究
风力发电机组变桨距控制系统的研究风力发电机组变桨距控制系统的研究近年来，随着环境问题的加剧和清洁能源的重要性逐渐凸显，风力发电作为一种潜在的可再生能源广泛应用。
风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备，而变桨距控制系统则是提高风力发电效率的重要技术手段之一。
本文将对风力发电机组变桨距控制系统的研究进行探讨，从控制系统的结构、控制策略以及实际运行效果等方面进行分析。
1. 控制系统的结构风力发电机组的变桨距控制系统主要由传感器、执行器、控制器和信号传输部分组成。
传感器用于感知风力、转速以及叶片位置等信息，将这些信息传递给控制器。
控制器根据传感器获取的信息，通过控制策略对执行器发出信号，调节叶片角度，从而实现对风力发电机组的变桨距控制。
2. 控制策略目前，常用的控制策略主要有定角度控制和最大功率控制两种。
定角度控制是通过固定叶片角度来控制风力发电机组的输出功率，通常适用于恒定风速下的风机运行。
而最大功率控制则是根据风速大小实时调整叶片角度，以实现风力发电机组在不同风速下的最佳输出功率。
最大功率控制策略可以提高风力发电机组的效率，适应不同风速环境，并降低对外部条件的敏感性。
3. 实际运行效果根据实际应用情况和研究成果分析，风力发电机组的变桨距控制系统在提高发电效率、保护设备安全方面取得了显著效果。
通过使用最大功率控制策略，风力发电机组可以根据风速变化实时调整叶片角度，充分利用风能，并在恶劣天气条件下及时响应，减轻设备负荷。
同时，变桨距控制系统的应用也大大降低了由于风电机组运行时桨叶受损引起的事故风险，增加了设备的可靠性和安全性。
4. 研究展望尽管风力发电机组变桨距控制系统已取得一定的研究进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。
首先，尽管最大功率控制策略可以提高发电效率，但在不同风速区间的切换问题仍需要进一步优化。
其次，传感器的稳定性和可靠性也是需要关注的焦点，特别是在恶劣环境下的应用。
另外，随着风力发电技术的发展，新型的控制策略和技术工具也需要不断研发和应用，以进一步提高风力发电机组的性能和可靠性。
基于AMESim的风力发电机组变桨距控制的实现
基于AMESim的风力发电机组变桨距控制的实现作者：李小林来源：《农业工程技术·新能源产业》2011年第05期摘要：AMESim(Advaneed Modeling and Simulation Environment for Systems Engineering)是世界著名的工程系统高级建模与仿真平台，在AMESim平台上，研究人员可以建立复杂的一维多学科领域的机电液一体化系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。
基于AMESim的软件特点，在此基础上建立风力发电机组的传动和控制模型，实现典型的风力发电机组随着风速的变化改变浆距角，从而实现变桨距控制，保持风力发电机组的输出功率恒定。
关键字：风力发电机组：变桨距；功率恒定近年来，随着能源问题的不断凸显，风能的利用开发越来越受到世界范围的重视。
风能是可再生能源能源中发展最快的清洁能源，也是最具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。
风力发电是风能利用的主要方式。
越来越多的科研机构和院校开始从事风力发电机组的研究和开发。
风资源最显著的特点就是随机变化性，而风力发电最终将要并入电网，因此对电能的质量有很高的要求，所以对于风力发电机组需采取变桨距控制。
本次基于AMESim建立风力发电机组模型，通过建立闭环控制器，模拟变桨控制，实现风速波动变化，输出功率稳定的运行曲线。
1风力发电机组的结构及原理风力发电机组是一种能量转换装置，把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能。
风力发电的原理，是利用风带动风机叶片旋转，传递给主轴，再通过增速机(齿轮箱)将旋转的速度实现增速，再通过齿轮箱的高速轴连接发电机。
带动发电机转动，使发电机发电。
如图1所示：当风作用在叶轮上，把风能转换机械能，但大型MW级风力发电机组这时的低速轴转速一般为10～20r／min，而目前异步发电机的转速一般要求1500r／min(50Hz)左右，因此需要齿轮箱增速装置。
齿轮箱将风能提供的转速传递给发电机，同时也传递的转矩，从而带动发电机的发电。
变桨距机组的控制技术
变桨距机组的控制技术本文对变桨距风力发电机组控制系统的特点以及控制策略分别进行详细介绍。
一、变桨距机组控制系统的特点从空气动力学角度考虑，当风速过高时，只有通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才能使功率输出保持稳定。
同时，风力机在启动过程中也需要通过改变节距来获得足够的启动转矩。
采用变桨距机构的风力发电机组可使桨叶和整机的受力状况大为改善，这对大型风力发电机组的总体设计十分有利。
目前已有多种型号的变桨距600kW级风力发电机组进入市场。
其中较为成功的有丹麦VESTAS的V39/V42-600kW机组和美国Zand的Z 40-600kW机组。
从今后的发展趋势看，在大型风力发电机组中将会普遍采用变桨距技术。
变桨距风力发电机组又分为主动变桨距控制与被动变桨距控制。
主动变桨距控制可以在大于额定风速时限制功率，这种控制的实现是通过将每个叶片的部分或全部相对于叶片轴方向进行旋转以减小攻角，同时也减小了升力系数。
被动变桨距控制是一种令人关注的可替代主动变桨距限制功率的方式，其思路是将叶片或叶片的轮毂设计成在叶片载荷的作用下扭转，以便在高风速下获得所需的节距角。
但因为所必需的叶片随风速变换而扭转的变化量一般并不与叶片相应的载荷变化相匹配，所以很难实现。
对于独立运行的风力发电机组，发电量的最大化不是主要目标，被动变桨距控制方案有时候被采用，但是这一概念在并网运行的风力发电机组中尚未应用。
变桨距控制主要是通过改变翼型迎角变化，从而使翼型升力变化来进行调节的。
变桨距控制多用于大型风力发电机组。
变桨距控制是通过叶片和轮毂之间的轴承机构转动叶片减小迎角，由此来减小翼型的升力，以达到减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。
变桨距调节时叶片迎角可相对气流连续地变化，以便得到风轮功率输出达到希望的范围。
在90°迎角时是叶片的顺桨位置。
在风力发电机组正常运行时，叶片向小迎角方向变化从而限制功率，一般变桨距范围为90°～100°。
风力发电机组变桨距控制策略
2023-11-10CATALOGUE 目录•风力发电机组简介•变桨距控制策略的基本理论•变桨距控制策略的实现方法•变桨距控制策略的优化方法•变桨距控制策略在实际中的应用及案例分析01风力发电机组简介风力发电机组的基本构造风力发电机组的核心部件，由叶片和轮毂组成，用于捕捉风能并将其转化为机械能。
风轮齿轮箱发电机塔筒连接风轮和发电机的重要部件，将风轮的转速提升到发电机所需的速度。
将机械能转化为电能的重要部件，由定子和转子组成。
支撑风轮和发电机的高耸结构，通常由钢铁或混凝土制成。
风力发电机组通过旋转的风轮捕捉风的动能，并将其转化为机械能。
风的捕捉机械能的转化电能的产生机械能通过齿轮箱的传递，将转速提升到发电机所需的速度。
发电机将机械能转化为电能，通过电缆输送到电网。
03风力发电机组的运行原理0201按风向分类水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。
水平轴风力发电机组的风轮轴与地面平行，而垂直轴风力发电机组的风轮轴与地面垂直。
风力发电机组的分类按容量分类小型、中型和大型风力发电机组。
小型风力发电机组的功率通常在几百瓦到几千瓦之间，中型风力发电机组的功率在几兆瓦到几十兆瓦之间，而大型风力发电机组的功率通常在几百兆瓦到几兆瓦之间。
按运行原理分类恒速风力发电机组和变速风力发电机组。
恒速风力发电机组的风轮转速保持不变，而变速风力发电机组的风轮转速可以根据风速进行调整。
02变桨距控制策略的基本理论变桨距控制是一种用于调节风力发电机组功率输出的技术，通过改变桨叶的桨距角实现对风能捕获的优化控制。
在风速较高时，通过减小桨距角增加风能捕获，以提升发电机组的功率输出；在风速较低时，通过增大桨距角减小风能捕获，以避免过度捕获风能导致发电机组振动和疲劳损坏。
变桨距控制的概念和意义变桨距控制系统的基本结构变桨距控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责监测风速、风向和发电机组运行状态；控制器根据传感器信号和预设的控制逻辑对执行器进行指令输出；执行器根据指令调整桨叶的桨距角。
风力发电机变桨距控制技术研究
风力发电机变桨距控制技术研究随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐受到人们的关注。
而风力发电机的变桨距控制技术的研究与应用，对于提高风力发电机的效率和稳定性具有重要意义。
风力发电机的变桨距控制技术是指根据风力发电机所接收的风速信号，通过控制变桨距来调整叶片的角度，以实现最佳功率捕获。
变桨距控制技术可以根据实时风速变化，调整叶片的角度，使其在不同风速下都能运行在最佳工作状态，从而提高风力发电机的发电效率。
风力发电机的变桨距控制技术主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于感知风速信号并将其转化为电信号，控制器通过对风速信号的处理和分析，得出最佳的变桨距控制策略，最后通过执行器来实现叶片角度的调整。
在风力发电机的变桨距控制技术研究中，需考虑以下几个方面。
首先，需选择合适的传感器来准确感知风速信号，以确保控制器的准确性。
其次，需要在控制器中设计合理的算法，以根据实时风速变化来调整叶片的角度。
同时，还需考虑到不同风速下的功率输出特性和风力发电机的安全性能，以确保变桨距控制技术的可靠性和稳定性。
此外，风力发电机的变桨距控制技术还面临一些挑战。
例如，风速信号的准确性和稳定性对于变桨距控制的精度和效果至关重要。
此外，变桨距控制技术的实施成本也是一个重要的考虑因素。
因此，研究人员需要不断改进传感器和控制器的技术，并降低成本，以实现风力发电机变桨距控制技术的普及和应用。
综上所述，风力发电机的变桨距控制技术是提高风力发电机效率和稳定性的重要手段。
通过合理选择传感器、设计优化的控制算法，并考虑到功率输出特性和安全性能，可以实现风力发电机在不同风速下的最佳工作状态。
未来，随着技术的进一步发展和成本的降低，风力发电机变桨距控制技术有望在风力发电行业中得到更广泛的应用。
风力发电机组变桨距控制策略研究
风力发电机组变桨距控制策略研究xx年xx月xx日contents •引言•风力发电机组变桨距控制系统概述•基于优化算法的变桨距控制策略研究•基于模糊逻辑的变桨距控制策略研究•基于神经网络的变桨距控制策略研究•变桨距控制策略实验验证与结果分析•结论与展望目录01引言风能作为一种清洁、可再生的能源，在全球能源供应中占据重要地位。
风力发电机组是实现风能转换的重要设备，而变桨距控制策略是提高风能利用率和机组运行稳定性的关键技术。
随着风电技术的不断发展，对风力发电机组变桨距控制策略的研究具有重要意义，可以为提高风电发电效率、降低能源成本、优化能源结构提供技术支持。
研究背景与意义目前，国内外学者针对风力发电机组变桨距控制策略进行了广泛研究，提出了许多不同的控制方法。
早期变桨距控制策略主要采用PID控制器，但PID控制器的参数调整较为复杂，且在风速变化较大时控制效果不佳。
随后，模糊控制、神经网络等智能控制方法逐渐应用于变桨距控制策略中，这些方法能够更好地适应风速的波动和不确定性。
近年来，随着优化算法和机器学习技术的不断发展，基于优化算法的变桨距控制策略和基于机器学习的变桨距控制策略也逐渐成为研究热点。
这些方法通过优化控制参数或利用历史数据对风速进行预测，可以进一步提高风能利用率和机组运行稳定性。
研究现状与发展本研究旨在研究一种基于优化算法的变桨距控制策略，以提高风能利用率和机组运行稳定性。
具体研究内容包括1. 研究风力发电机组变桨距控制的数学模型，建立相应的仿真模型；2. 基于优化算法对变桨距控制策略进行优化，选取合适的优化目标函数，并确定优化参数；3. 对优化后的变桨距控制策略进行仿真研究，分析其控制效果和机组运行性能；4. 对优化后的变桨距控制策略进行实验验证，以评估其实践应用价值。
研究内容与方法02风力发电机组变桨距控制系统概述风力发电机组结构风力发电机组主要由风轮、齿轮箱、发电机、塔筒等组成。
工作原理风力发电机组利用风能驱动风轮旋转，通过齿轮箱将风轮的旋转动力传递到发电机，从而转化为电能。
风力发电机组的变桨距系统
摘要本文主要介绍了风力发电机组的变桨距系统，其中，主要是液压系统由电器控制用来推动机械机构对桨叶进行变距。
能源问题是目前人类所面临的重大课题之一。
当今我们正处在新旧能源交替发阶段，以前的旧式能源，如煤炭、石油等不可再生资源已经越来越少，已经不能满足目前人类的生产生活需要，这就需要我们找到可以替代他们的新资源。
风能作为绿色资源，早在几千年前就为人类所利用。
时至今日，风能在多种可再生资源中是技术上最成熟，最具竞争力的可开发资源。
国外600KW以下的机组已经大量生产，故障率从80年代初的50%下降到当前的2%以下。
目前MW级机组的份额明显增大，2003年的机组平均单机容量达到1.2MW。
以前的风力机主要是通过偏航来调整转速，可是这种方法对风能的充分利用十分不利，而且响应速度很慢，所以风力机的变距机构具有很高的开发价值。
液压系统的响应速度快，力——质量比大，控制精度高，可控性能好。
故本设计采用液压系统，用比例阀控制液压缸可以对液压缸进行时时控制。
液压缸推动同步盘经由连杆把运动传递给偏心盘进而实现变桨距。
本设计融合了机-电-液一体化的设计理念，寻求更为有效的设计理论和方法来实现桨叶的快速变距。
该系统实现了设计目标，具有较高的自动化程度，运行稳定可靠，性能价格比较高，非常适合于现代化生产实际的需要。
因此，该产品的推广具有十分广阔的前景。
关键词：风力发电机液压系统能源新资源Abstracthis paper mainly introduced the wind power machine set changes the oar to be apart from the system, among them, mainly is hydraulic system to be use by the electric appliances control to push the machine organization to the oar the leaf carries on change to be apart from.The energy problem is one of the important topics that mankind face currently. Nowadays we are being placed in the new old energy alternation hair stage, the old type energy of the past, if coal, petroleum...etc. can't the reborn resources is less and less already, have already can't satisfy the mankind's production life needs currently, this needs us to find out new resources that can act for them. The wind energy is the green resources, as early as and several thousand year ages are as the behavior type make use of. Up to now, the wind energy is the technique in variety can reborn resources up the most mature, have most the competition ability and can develop the resources.The machine set of the foreign 600 KW the following has already mass-produced, the breakdown rate descends current 2% from 50% of the beginning of 80's the following. Currently the quota of the MW class machine set is obvious to enlarge; an equally single machine capacity of machine of 2003 attains the 1.2 Maws.The wind force machine of the past mainly is to pass to be partial to the sail to adjust to turn soon, but this kind of method is very disadvantageous to the full exploitation of the wind energy, and respond to the speed very slow, so the wind force machine changes to be apart from the organization to have the very high development value.The liquid presses the system to respond to the speed quick, the dint- quantity compare greatly, control the accuracy is high, can control the function good. Past origin design adoption the liquid presses the system, control the liquid to press the urn and can press the urn to carry on to the liquid to control always with the comparison valve. The liquid presses an urn of dish with synchronous push through connect the pole to deliver the sport to lack of impartiality the dish to then carry out to change the oar to be apart from.This design blended the machine- electricity- the design principle that the liquid integral whole turn, look for the more valid design theories and methods to carry out the oar the quickly change of the leaf be apart from. That system carries out to design the target, having the higher automation degree, circulating the stable credibility; the function price is higher, very suitable for the modernization produces the actual demand. Therefore, the expansion of that product has the very vast foreground.the wind power machine hydraulic system energy new rescouce第1章引言现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方法、机械方法、液压方法、电气液压方法以及气动方法等等，均可以用来实现自动控制。
变桨距系统在风力发电机组中的应用
谢谢
3
整叶片角度，降低机
组受损风险
2 变桨距系统的应用
风力发电机组的类型
水平轴风力发电机组 混合型风力发电机组 潮汐能风力发电机组
垂直轴风力发电机组 漂浮式风力发电机组 波浪能风力发电机组
变桨距系统在风力发电机组中的应用
变桨距系统可以 调节叶片的桨距 角，以适应不同 的风速和风向
01
04
变桨距系统可以 提高风力发电机 组的安全性，降 低事故风险
变桨距系统可以 提高风力发电机 组的发电效率，
降低运行成本
02
03
变桨距系统可以 减少风力发电机 组的机械应力，
延长使用寿命
变桨距系统在风力发电机组中的作用
01 控制风轮转速：通过改变桨距角，实现风轮转速的 调节，提高发电效率
02 优化风能捕获：根据风速和风向的变化，调整桨距 角，提高风能捕获效率
结构优化：通过优化结构设计 降低变桨距系统的重量和成本
智能控制：引入人工智能技术 提高变桨距系统的智能化水平
变桨距系统的市场前景
01 随着风力发电行业的快速发展， 变桨距系统需求持续增长
02 技术进步推动变桨距系统性能 提升，提高市场竞争力
03 政策支持推动变桨距系统在风 力发电领域的应用
04 国际市场对变桨距系统的需求 不断增加，出口市场潜力巨大
变桨距系统可以提高风力发电机组的效率和可靠 性，降低运行成本。
变桨距系统的优势
提高发电效率：通过调整 叶片角度，实现最大风能 1
捕获
降低维护成本：变桨距系 统可以实时监控叶片状态， 4 提前发现潜在问题，减少
停机时间和维护成本
降低噪音：通过优化
2
叶片角度，降低噪音
风力发电机组电动变桨距系统的
分析原因，主要是因为电动变桨距系统能够根据风速的变化快速调节桨距角，适应风速的变 化，从而提高风能利用率和发电效率。同时，由于电动变桨距系统的调节速度较快，还可以 减少因风速突变对风力发电机组造成的冲击和损坏。
04
电动变桨距系统实验验证电机组实际运行环境，实验台 应包括风速可调、风向可调、
功率测量等装置。
电动变桨距系统
安装电动变桨距系统于风洞实验台 上，确保系统正常运行，并可进行 变桨距调节。
数据采集系统
建立数据采集系统以实时收集风速 、功率、桨距角等数据。
电动变桨距系统的运行原理
当风速过大时，控制系统会根据风速和发电机组运行状态， 通过电机驱动变桨距机构，使叶片角度顺桨，以减小风能吸 收，保持发电机组稳定运行。
当风速较小时，控制系统则会通过电机驱动变桨距机构，使 叶片角度逆桨，以增大风能吸收，提高发电机组的发电效率 。
电动变桨距系统的特点
01
02
电动变桨距系统的意义
电动变桨距系统是风力发电机组的核心组成部分，能够根据风速变化自动调节桨叶 的角度，从而保持发电机组的稳定运行。
电动变桨距系统的应用能够提高风能利用率，增加发电量，提高风力发电的经济性 。
电动变桨距系统的智能化控制能够降低人工干预成本，提高风力发电的可靠性。
02
电动变桨距系统工作原理
电动变桨距系统的控制算法
PID控制算法
PID（比例-积分-微分）是一种常用的控制算法，它根据设定值与实际值的偏差进行调节，通过比例、积分和微 分三个环节的组合，实现对系统的精确控制。在电动变桨距系统中，PID控制算法通常用于调节电动机的扭矩输 出。
《风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》范文
《风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》篇一一、引言随着能源危机与环境污染问题日益突出，风力发电作为可再生能源的代表，已在全球范围内得到广泛应用。
变桨距控制技术是风力发电系统中的重要组成部分，其性能直接影响到风力发电机组的运行效率和稳定性。
自抗扰控制技术作为一种先进的控制策略，具有较高的鲁棒性和适应性，因此，研究风力发电变桨距自抗扰控制技术及其参数整定具有重要的理论和实践意义。
二、风力发电变桨距系统概述风力发电变桨距系统是指通过调整风力发电机组桨叶的迎风角度，从而改变其捕获风能的能力，以实现风电机组的优化运行。
该系统主要由桨叶、变桨执行机构、控制器等部分组成。
其中，控制器的性能直接决定了变桨距系统的控制效果。
三、自抗扰控制技术原理及应用自抗扰控制技术是一种基于非线性控制理论的新型控制策略，其核心思想是通过引入观测器和非线性状态误差反馈等技术，实现对被控对象的精确控制。
在风力发电变桨距系统中，自抗扰控制技术能够有效地抵抗外界干扰，提高系统的鲁棒性和稳定性。
四、风力发电变桨距自抗扰控制技术研究针对风力发电变桨距系统的特点，本文研究了自抗扰控制在变桨距系统中的应用。
首先，建立了风力发电变桨距系统的数学模型，为后续的控制策略研究提供了基础。
其次，将自抗扰控制技术应用于变桨距系统，通过引入观测器和非线性状态误差反馈等技术，实现对风速等外界干扰的快速响应和抑制。
最后，通过仿真和实验验证了自抗扰控制在变桨距系统中的有效性和优越性。
五、参数整定方法研究参数整定是自抗扰控制在风力发电变桨距系统中应用的关键环节。
本文提出了一种基于遗传算法的参数整定方法。
该方法通过优化自抗扰控制器的参数，使得系统在面对不同风速等外界干扰时，能够快速响应并达到最优运行状态。
具体而言，该方法利用遗传算法的搜索能力，在一定的参数范围内寻找最优的控制器参数组合，从而提高系统的控制性能。
六、实验验证与结果分析为了验证自抗扰控制在风力发电变桨距系统中的有效性及参数整定方法的有效性，本文进行了实验验证。
大型风力发电机组变桨距控制系统探究
大型风力发电机组变桨距控制系统探究摘要：随着可持续发展战略的提出，我国正在大力开发清洁能源，风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约资源，而且可以减少环境污染，保护生态环境，因此，风电产业得到了迅速的发展。
本文针对大型风力发电机组变桨距控制系统进行了简单的探究，以提出对风力发电技术有用的建议。
关键词：风力发电机组；变桨距控制系统；探究风力发电作为一种具有良好经济效益和社会效益的新能源，越来越受到各国的重视。
变桨距控制技术成为了当前风力发电技术的发展趋势和方向。
而变桨距控制系统作为大型风力发电机组控制系统的核心部分之一，对机组稳定、安全、高效的运行具有重要的作用，稳定的变桨距控制已成为了大型风力发电机组控制技术的研究热点和难点之一。
本文主要讨论大型风力发电机组变桨距控制系统的详细情况，为我国风力发电机组变桨距控制系统的国产化研究提供一些设计思路和理论方法。
一、变桨距机构和变桨距控制策略（一）变桨距机构变桨距机构是通过改变安装在轮毂上的叶片桨距角的大小，使叶片剖面的攻角发生变化来迎合风速变化，从而改变叶片气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善，变桨距机构的特点是：叶片的桨距角可以随时进行自动调节。
风力发电机起动时，可以通过改变桨距角来获得足够的起动转矩；风速过高时，叶片可以沿纵轴方向旋转，改变气流对叶片的攻角，从而改变获得的空气动力转矩，控制吸收的风能，以保持一定的输出功率，同时减少风力对整个机组的冲击。
在并网过程中，变桨距控制还可以实现快速无冲击并网。
变桨距控制系统与变速恒频技术相结合，可以提高整个风力发电系统的发电效率和电能质量。
（二）变桨距控制策略对于大型风力发电来说，控制策略的优越与否将决定风力发电的经济效益和社会效益。
由于风能资源在不同的地域，因不同的海拔、温度以及地理环境下产生的气流速度是不一样的，因此，风能是一种稳定性较差的能源，随机变化的风速将对桨叶产生大小不断变化的气动力，导致风轮回转平面捕获到的风能的大小处于不断变化之中，风力机的输出功率也随着风速的变化而变化，当这种变化很剧烈时就会对风力发电机组的机械结构造成损伤，减少风电机组的工作寿命。
变桨距风力发电机组控制系统方案
研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 4.变桨距风力发电机组的模型 5. 对风力发电技术的展望
控制系统的执行机构 本系统采用的是电动变桨距机构，电动变桨距机 构可采用伺服电机对每个桨叶进行单独调节。伺 服电机通过主动齿轮与桨叶轮毂内齿圈相啮合， 直接对桨叶的节距角进行控制。位移传感器采集 桨叶节距角的变化从而构成闭环控制。在系统出 现故障或控制电源断电时，电机由蓄电池等储能 装置供电将桨叶调为顺桨位置。
变桨距风力发电机组控制系统的 研究
付冬梅
研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 4. 变桨距风力发电机组的模型 5.对风力发电技术的展望
变桨距风力发电机组的特点
1.机组的特点
1
改善机组的受力， 优化功率输出 （与发电机转差 率调节配合） .
2
比定桨距风力机 额定风速低、效 率高；且不存在 高于额定风速的 功率下降问题 .
变桨距控制系统
3.变桨距控制
额定功率 风速
+
-
功率 控制器A
+ -
+ -
变桨 执行器 桨距角
变距 机构
风轮 系统
传动 系统
发电机
滤波器
风速信号 转速
同步转速
-
P
功率给定
+
S
+
-
功率 控制器B
转子电流 执行器
发电功率
b、功率控制器A并网后执行变桨到最大攻角，低于额定功率（额定风速）时控制 器输出饱和，攻角最大；高于额定风速后进入恒功率控制；引入风速前馈通道， 超过额定风速后，当风速变化时起到快速补偿作用。 c、功率控制器B低于额定风速调节转差率“实现”最佳叶尖速比调节，即风速增 加转差率增大；高于额定风速时配合功率控制器 A维持功率恒定。原理是风速出 现波动时，由于变桨调节的滞后使驱动功率发生波动，调节转差率（转子电流） 使机组转速变化而维持功率恒定，利用风轮储存和释放能量维持输入与输出功率 的平衡。
风电机组变桨距系统
风电机组变桨距系统第一篇：风电机组变桨距系统作者：中国科学院电工研究所李建林张雷鄂春良来源：赛尔电力自动化总第78期摘要：在风力发电系统中，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，影响风力机的使用寿命，通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整机的受力状况。
变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性，现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制。
本文针对国外某知名风电公司液压变桨距风力机，采用可编程控制器(PLC)作为风力发电机的变桨距控制器。
这种变桨控制器具有控制方式灵活，编程简单，抗干扰能力强等特点。
本文介绍了液压变桨距系统的工作原理，设计了变桨控制器的软件系统。
最后在国外某知名风电公司风力发电机组上做了实验，验证了将该变桨距控制器可以在变桨距风力机上安全、稳定运行的。
关键词：变桨距；风力发电机；可编程控制器1引言随着风电技术的不断成熟与发展，变桨距风力发电机的优越性显得更加突出：既能提高风力机运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。
采用变桨距机构的风力机可使叶轮重量减轻，使整机的受力状况大为改善，使风电机组有可能在不同风速下始终保持最佳转换效率，使输出功率最大，从而提高系统性能。
随着风电机组功率等级的增加，采用变桨距技术已是大势所趋。
目前变桨执行机构主要有两种：液压变桨距和电动变桨距，按其控制方式可分为统一变桨和独立变桨两种。
在统一变桨基础上发展起来的独立变桨距技术，每支叶片根据自己的控制规律独立地变化桨距角，可以有效解决桨叶和塔架等部件的载荷不均匀问题，具有结构紧凑简单、易于施加各种控制、可靠性高等优势，越来越受到国际风电市场的欢迎。
兆瓦级变速恒频变桨距风电机组是目前国际上技术比较先进的风力机型，从今后的发展趋势看，必然取代定桨距风力机而成为风力发电机组的主力机型。
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优 点 ， 在 充 分 考 虑 风 力 机 变 浆 距 系 统 的 阻 尼 系 数 后 ， 设 计 了滑模 变 结构控 制 器 ，最后 通过 系统仿 真 ，表 明 了 所 提 出控 制 方 案 的 有 效 性 。 关 键 词 ：风 力 发 电 文 图 分 类 号 ：Ｔ Ｋ８ 变 浆距 变 结 构 控 制
变 桨 距 风 力 发 电机 与 定 桨距 风 力发 电机 相 比具 有 在 额 定 风 速 点 以上 输 出功 率平 稳 的特 点 。为 了使
即对 被 控 对 象 的模 型 误 差 、对 象 参数 的变 化 以及 外 部 干 扰 有 极 佳 的不 敏 感 性 ， 且快 速 应 、 设 计
简 单 、易 于 实 现 。 目前 ，大 型 风 力 发 电 机 主 要 是 变 速 风 力 发 电 机 ，其 桨 距 角 若 可 调 节 就可 以 实现 多变 量 控 制 。
假 设 条 件 下 ，才 能 得 到 系 统 的 复 杂 非 线 性 模 型 ；
是 一 种 不 连 续 的开 关 型 控 制 ， 它频 繁 、快 速 地 切
换 系 统 的控 制 状 态 。 此类 系 统 具 有 极 强 的 鲁棒 性 ，
并 且 由于 系 统 过 于 复 杂 ，风 力 发 电系 统 中很 多 参 数 并 不 能 精 确 测 量 ，实 际 过 程 中 还 会 有 遇 到 器 件
由于 气 动 、 机 械 等 方 面 的 复 杂 机 理 ，使 得 大
品质 ， 是风 力 发 电系 统 设 计 的 难题 。
滑 模 变 结 构 控 制 理 论 在解 决 上面 提 出 的 问题
方 面 具 有 许 多 独 特 的优 点 。滑 模变 结构 控 制 本 质
型 风 力 机 的建 模 非 常 困难 。 目前 ，需 要 在 相 当 多
ｐ ｔｈｄ ｍ ｎ ｓｅ ｉ ａ ｐｉ ｓ ｔｍ，ｓｉｉｇｍｏ ｅｃｎｒｌ ｒｉｄ ｓ ｎｄ Ｔ ｅ ｙｔｍ ｓ ｌｔ ｎｓｏ ｓｔｅｅ ｅｔ ｅｅｓ ｆ ｃ ｇｙ ｌ ｎ ｄ ｏ ｔ ｌ ｉ ｅ ． ｈ ｓｅ ｉ ａｉ ｈｗ ｆｃｉ ｎｓ ｄ ｏｅ ｓ ｅ ｇ ｓ ｍｕ ｏ ｈ ｆ ｖ ｏ
文献标 识码 ：Ａ
文 章编 号 ：１ ０ —８ ２ （ ０ ２ ５０ ０ ．３ ０ ３４ ６ ２ １ ）０ —０ ９０
Ｓｉｉ ｇＭ ｏ ｅＣｏ ｔｏ ｏ ｊ ｓａ ｌ ｉ ｈｉ ｉ ｄＰ ｗｅ ｌ ｎ ｄ ｎｒｌ ｒ ｄ ｆ Ａｄ ｕ ｔｂｅ ｔ Ｗ ｎ ｏ ｒ Ｐ ｃ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｓ ｉｉｇ ｍｏ ｅｃ ｎｒ ｌ ｒｉ ｄ ｓ ｎ ｄｆ ｔｅａｊ ｓ ｂｅ ｉ ｈ ｏ ｅｗ ｎ ｏ ｅ ｓｅ Ｆ ｒｔｅ ｓｒ ｃ： ｌ ｎ ｄ ｏ ｔ ｌ ｉ ｅ ｈ ｄｕ ｔ ｌ ｔ ｆｔ ｉｄｐ ｗ ｒｓ ｔｍ． ｏ ｈ ｄ ｏ ｅ ｓｅ ｇ ｏ ａ ｐｃ ｈ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｏ —ｉｅ ｒ ｙ ｔｍｓ ｎ ａ ｇ ａ ｌ ａａ ｔ ｓｏ ｈ ｎ ｒ ｉｅ ｉ ｈ ｂ ｓ ｇｖ ｒａ ｌ ｈ ｒｃｅｉ ｃ ｏ ｎｌ ａ ｓｅ ｄｃ ｎ ｅ ｂｅ ｒ ｍｅｅ ｅ ｄｔ ｂｎ ｔ ， ｙｕ ｉ ａ ｉｂｅ ｔ ｓ ｆｎ ｎ ｓ ａ ｈ ｐ ｒ ｆｔ ｗｉ ｕ ｐｃ ｎ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｔ ｌ ｏ ｈ ｏ ｔ ｌ ｄ ｏｊ ｃ ｏ ｅ ｅ ｒｒ ｈ ｂｅｔｐ ｒ ｍｅｅ ｈ ｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｔｒａ ｔｕ ｔｒ ｃ ｎｒ ｆ ｔｅ ｃ ｎｒ ｌ ｂｅ ｔ ｄ ｌ ｒｏ，ｔｅ ｏｊ ｃ ａ ａ ｔｒ ｃ ａ ｇ ｓ ｎ ｘｅｎ ｌ ｏ ｏｅ ｍ ｄｓｕ ｂ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｏａ ｌ ｉｓ ｎ ｉｖｔ ｄ ａ ｔｇ ｓ ａ ｄ ｃ ｎｉｅａｉｎ ｏ ｉｄ ｔｒ ｉｅｐ ｔ ｂ ｕ ｉｔｒａ ｃ ｓｗｉ ｍｏｅ ｖ ｒ ｂｅ ｎ ｅ ｓｔ ｉ ａ ｖ ｎａ ｅ， ｎ ｏ ｓ ｒ ｔ ｆ ｗ ｎ ｂｎ ｉ ｈ ａ ｏ ｔ ｈ ｆ ｉｙ ｄ ｏ ｕ ｃ
船 电技 术 Ｉ 电机
基 于变 结构控 制 的风 力 发 电变浆距 系 统
胡佑 群 罗成 张 东辉 王强
（ 株洲 电力 机车研 究 所有 限公 司风 电事业 部 ，湖南 株洲 ４ ２ ０ ） １０ １
摘 要 ：为 风力发 电变 浆 距系 统设 计 了滑 模变 结构 控制 器 。针对 风 力机变 浆距 系 统 的非线 性 、参 数变 化等
ｔ ｅｐｒ ｐｏ ｅ ｏ ｔｏ ｃ ｅ ． ｈ ｏ ｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｍｅ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗ ｎ ｐ ｗ ｒ ａｊ ｓａ ｌ ｔｈ ｓｉｉｇｍｏ ｏ ｔ ｌ ｙｗｏ ｄ ： ｉｄ ｏ ｅ； ｄｕ ｔｂｅ ｃ ；ｌ ｎ ｄ ｃ ｎｒ ｐｉ ｄ ｅ ｏ
０ 引 言
Ｈ ｏ ｑ ｎ Ｌ ｏＣ ｅ ｇ Ｚ ａ ｇＤｏ ｇ ｕ， ｎ ａ ｇ ｕＹ ｕ ｕ ， ｕ ｈ ｎ ， ｈ ｎ ｎ ｈ ｉＷａ ｇＱｉｎ
（ ｈ ｚ ｏ ｌｃｒ ｏｏ ｔ ｅ ｅｅ ｒｈＩ ｓｔｔ Ｃ ． ｔ．Ｈｕ ａ ０ Ｃ ｉａ） Ｚ ｕ ｈ ｕＥ ｅｔ ｃＬ ｃ ｍｏｉ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ Ｌ ｄ， ｎｎ４ ０ ， ｈｎ ｉ ｖ Ｒ ｎｉ １ １ ２
故 障 等 较 多 的干 扰 ｌ； 同 时 ， 风 能 是 一 种 不 可控 ｌ Ｊ 的 过 程 性 能源 ， 风 能 转 换 过程 实 质 上 是 一个 由风 速 引 起 的 随 机 过 程 ，实 际运 行 过程 中还 会 遇 到 阵 风 、 风 切 变 、 负 载 变 化 等扰 动 。 如 何 在 参数 不 能