风力发电机独立变桨控制技术系统级优化研究
直驱式风力发电机组变桨调速控制系统研究
直驱式风力发电机组变桨调速控制系统研究直驱式风力发电机组变桨调速控制系统研究摘要：风力发电是一种清洁、可再生的能源，受到越来越广泛的关注和重视。
作为风力发电机组的核心部件之一，变桨调速系统对于提高风力发电机组的效率和性能至关重要。
本文基于直驱式风力发电机组的特点，对其变桨调速控制系统进行了深入的研究和探讨，并提出了一种改进的控制策略。
关键词：直驱式风力发电机组；变桨调速控制系统；控制策略；效率；性能1. 引言风力发电是利用风能转化为电能的一种可再生能源。
相比于传统的能源资源，风力发电具有无污染、可再生、秩序性等特点，被广泛应用于电网供电和离网供电。
而风力发电机组作为风力发电系统的关键组成部分之一，其效率和性能直接影响整个风力发电系统的发电能力和运行稳定性。
因此，对于风力发电机组的变桨调速控制系统进行深入研究和优化具有重要意义。
2. 变桨调速控制系统的工作原理变桨调速控制系统主要由传感器、执行器、控制器等组成，其工作原理如下：首先，传感器采集风力发电机组的转速、风速等参数，并将其传输给控制器；控制器根据传感器传输的参数进行计算，确定当前工况下的最佳叶片角度；执行器根据控制器给出的指令，调整风力发电机组的叶片角度，从而控制转速和输出功率。
3. 直驱式风力发电机组的特点直驱式风力发电机组相比于传统的齿轮驱动式风力发电机组具有更高的效率和更低的维护成本。
其采用了直接将叶片与发电机轴连接的方式，无需经过传统的传动装置，避免了转动过程中的能量损失。
同时，直驱式风力发电机组的转动惯量较小，响应速度更快，能够更精准地实现变桨调速控制系统的要求。
4. 直驱式风力发电机组变桨调速控制系统的问题与挑战尽管直驱式风力发电机组在变桨调速控制系统方面具有一定的优势，但依然面临着一些问题和挑战：首先，直驱式风力发电机组的叶片角度调节范围较小，容易受到风速变化的影响；其次，变桨调速系统反应速度较快，对于控制策略的要求更高，需要更高的计算精度和处理速度；此外，直驱式风力发电机组的变桨调速系统通常采用闭环控制，但闭环控制存在一定的极值和稳定性问题。
风力发电机组变桨控制系统的研究
风力发电机组变桨控制系统的研究摘要：在风力发电机组中，叶轮机组已更换了固定的叶轮机组，它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。
它是风力发电机功率控制的一个重要组成部分，运行平稳，本文主要论述了风力发电的控制方法，本文讨论了基于进流角预报的模糊PlD统一变距功率控制系统和独立变距功率控制策略。
同时对两者进行了比较，它提供了一些设计理念和理论方法来定位大型风力涡轮机的可变螺距控制系统。
关键词：变桨机构；独立变桨；优化设计；建模仿真前言风力发电机组主要包括两个主要部件：主控制系统和变桨控制系统。
主要控制系统是控制整个风机的运行，可变叶片控制系统是专门针对不同工况下叶片的精确控制，为了实现叶片和应急桨的正常运动。
一个完整的变距控制系统包括驱动和控制器的主要组成部分（一些变距控制系统只有驱动，没有控制器），变距电机，备用电源等。
每一个变螺距控制系统在其结构上都有其独特的特点，为了更好地理解变螺距控制系统，我们必须对其结构有一个全面的了解。
1、课题的背景及研究目的变叶轮机组已经取代固定叶轮机组成为风力发电机组商业化发展的主流。
变量螺旋桨系统是风力发电机功率控制和执行平稳运行的重要组成部分和一个丰富的指导作用，其操作，通常情况下，可变螺旋桨系统在冯风力涡轮机控制器发出指令驱动叶片旋转，使叶片达到指定的节距角位置，不影响互联的快速实现过程，保证风电机组在不同工况下按最优参数运行；在紧急情况下，自动调节螺旋桨螺距角，使叶片跟随螺旋桨，实现气动制动，确保风力机的安全。
2、变桨系统工作原理螺旋桨更换系统的工作原理如图1所示。
机房的主处理器监控风速、转子转速和发电机驱动叶片的旋转角度。
发电机能量模块计算了伺服驱动的顺序通过逻辑，驱动叶片转动。
不同的叶片都有不同的可变叶轮驱动电机。
驱动电机尾部装有一个编码器，编码器用以检测驱动电机的方向、转速、叶片转到的角度，反馈至变桨系统的处理器。
发生系统掉电或紧急安全链触发时，备用电源（超级电容或蓄电池）进行紧急收桨，将叶片转动90°的安全位置。
风力发电机变桨驱动器优化设计研究的开题报告
风力发电机变桨驱动器优化设计研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电逐渐成为一种重要的能源产生方式。
而变桨驱动器作为风力发电机的核心部件之一，直接关系到风力发电机的转速、功率和稳定性等方面。
因此，优化变桨驱动器的设计具有非常重要的意义。
二、研究内容和方法
本文拟从以下几个方面展开研究：
1. 变桨驱动器的结构分析和工作原理研究；
2. 变桨驱动器存在的问题和改进的方向进行分析和研究；
3. 针对问题进行优化设计，包括材料选择、结构设计、工艺优化等方面；
4. 制作实验样机进行测试，验证优化设计的效果。
本文主要采用文献调研和实验研究相结合的方法，通过查阅文献资料和实验验证，探索出最优的变桨驱动器设计方案。
三、预期研究结果
通过本文研究，预期达到以下几个方面的结果：
1. 对变桨驱动器的结构和工作原理有更全面深入的认识；
2. 发掘变桨驱动器存在的问题和可改进的方向，提出优化设计方案；
3. 提出一种更为稳定、高效、可靠的变桨驱动器设计方案；
4. 通过实验验证，证明提出的设计方案具有可行性和可靠性。
四、研究实施计划
第一年：调研文献，结合市场现状和需求，初步设计方案；
第二年：制作实验样机，并开展实验测试和数据分析；
第三年：在实验基础上，进一步优化设计，提出最终设计方案，并撰写论文。
以上是本课题的研究背景、意义、内容、方法、预期结果和实施计划的开题报告，欢迎指导老师提出宝贵意见！。
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。
风电机组独立变桨控制策略研究
风电机组独立变桨控制策略研究摘要：为应对能源危机和气候变化带来的巨大挑战，我国大力发展可再生能源。
风能具有低廉的开发成本，对环境无污染，取之不尽用之不竭，正引领全社会对可再生能源进行开采利用，成为目前最具规模和应用价值的可再生新能源之一。
控制技术是风力发电的关键，而独立变桨距在减小机组疲劳应力和提高电能质量上效果显著，风力机简化模型的分析，推导出风力机的运动方程和输出方程；通过坐标变换将塔架前后运动方程和载荷输出方程所代表的线性时变系统解耦为线性时不变系统，独立控制环的独立变桨控制策略；利用“GH Bladed”软件对独立变桨控制策略进行仿真试验研究，仿真试验结果表明，采用独立变桨控制技术不但能实现转速控制功能，还能有效减小叶片根部挥舞力矩、偏航力矩的波动，从而有效降低变桨轴承、偏航轴承、塔架上的疲劳载荷。
关键词：风电机组；独立变桨；控制随着风电机组的单机容量、塔筒高度以及风轮直径的日益增大，由于存在风切变及湍流等因素的影响，机组所承受的俯仰弯矩、偏航弯矩大大增加，因此，为减小机组载荷而进行的独立变桨控制技术研究已成为风电领域的关键技术。
独立变桨控制是在统一变桨控制的基础上发展起来的，独立变桨系统与统一变桨系统都在每个叶片配备一套独立的驱动系统，统一变桨系统在机组正常工作过程中每个叶片的桨距角都完全一致，而独立变桨系统可根据每个叶片不同的运行情况分别独立给予一定角度的调整，这样就可以有效地解决统一变桨中水平轴风机由于风切变及湍流等因素引起的叶片和塔筒等部件的载荷不平衡问题，大大减小机组载荷，同时增加机组的运行稳定性。
一、慨述随着风电市场的火爆，风电机组单机容量及风轮直径不断增大，通过减小风电机组各关键部件的载荷，减轻这些关键部件的重量，提高设备可靠性和延长使用寿命，这是降低风电机组成本的有效途径。
风湍流、风剪切、塔影效应、偏航偏差等因素会对大型风电机组的叶轮产生不均衡载荷，且风轮直径越大，整个风轮面受力的不均衡度就越强，叶轮上不均衡载荷也就越明显。
风电机组的独立变桨距优化控制系统综述
０ 引 言
随着装 机容量 的飞速发 展 ，风 电机组逐 渐大 型化 。变 桨距成 为市 场 上大 中型风 力机桨 叶控制 的主流运 转形 式 变桨距 控制 分统一 变桨 距 和独立 变桨距 。前 者是通过 执行机 构对风 力机 的三个桨 叶实施 同步 调节控制 ，后者是每个 桨叶都有一 套独立 的变 桨距驱动 系统 。
减缓 电网 电压 波 动的 独立 变桨距控 制 策略 。最后 对 独 立 变桨距控 制 方 法和发 展前 景提 出 了展 望 。
【 关键词 】 独立变桨距控制；桨距 角；不平衡载荷 ；功率波动
２ － ２ 独 立 变桨控 制 基本 原理 风 电机 组 变速 变桨 控制 目的是 ：在 风速 低 于额 定风 速 时 ，通 过 变 速控 制实 现 最大 能量 捕 获 ：高于 额 定风速 时 ，通 过变 桨控 制 使 发 电机 输 出功 率为 额 定值 。 图２ 为 独 立 变桨 控 制 工作 原 理框 图 。其 中集 中 变桨 控 制 环 实现 变速 变 桨控 制 功能 ，输 出三 个 桨叶 期望 桨距 角 的相 同部 分 ：独 立变 桨控 制 环 ，可 减小 风轮 不均 衡 载荷 ，减 少转 子 的倾 斜和 偏航 力 矩 ， 分 别输 出三 个桨 叶不 同 的桨距 角 期望补 偿 值 。
３ ． １ 减 少风 力涡 轮机 载 荷的 独立 变桨 控制 策 略 风 力 涡轮 机 系统 载 荷 由 基波 和 高 次 谐波 组 成 ，采 用 Ｐ Ｒ控 制方 法…，提 出 了比例积 分谐 振 独立 变桨控 制 （ Ｐ Ｉ — Ｒ Ｉ Ｐ Ｃ）策 略 １ 。 Ｐ Ｉ ． Ｒ Ｉ Ｐ Ｃ 方 案 、控制 器 配置 及控 制 回路框 图 如图３ — ５ 所示。
１
５
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风力发电变桨控制系统设计研究
前言 风力发电机组是实现风能与电能转换的重要装置，对发电
机组进行深入研究更有助于提高其运行效率。因此，在实践工 作中相关工作人员应该对双馈异步发电机的变桨控制系统加以 研究，进而实现该系统的优化设计，为保证双馈异步发电机的 有效运行奠定基础。
1 双馈异步发电机组概况
双馈异步发电机是一种十分常见的风能发电机组，其整体 由五大装置和四大系统构成，其中变桨控制系统是机组的核心 所在。此类型发电机组具备局部功率变频的特点，所以当其出 现电压跌落时极容易引发脱网问题[1]。在双馈异步发电机组运 行环节，主要以风轮捕获风能，该装置是风机的重要部件，其 运行有效性将会对发电机组的能量转换效率产生直接影响。当 叶片处于最佳桨距角位置时，可跟踪最大风能，风轮吸收功率 与风速成正比关系，发电机组将基于定将距模式运行。
2.2 低电压穿越时的变桨控制器设计 低电压穿越即LVRT，意味着即便大电机组并网点的电压 跌落，其依旧可不脱网运行，而且还能在此期间为电网供应无 功功率，进而辅助电网恢复正常。从本质上来说，LVRT属于发 电机组并网运行环节的特殊运行功能要求，在不同地区这一要 求的具体内涵大相径庭，在实际作业环节需要依照具体要求保 持发电机组不脱网运行。 （1）控制对象模型 设计LVRT控制器的根本目的，是解决因电压跌落而导致 的功率波动和超速问题，要基于变桨PI控制器来保证低电压穿 越环节的发电机组能不出现大幅度功率波动，并且可迅速恢复 功率。在此环节，需要明确风力发电机组的传动链运动方程：
TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
风力发电变桨控制系统设计研究
冯晓超 詹云霄 江苏龙源风力发电有限公司 江苏 南通 226014
摘 要 如今，风力发电十分普遍，为保障电力供应充足做出了极大贡献。在此环节，相关工作人员极为重视风力 发电的变桨系统控制工作。基于此，本文着眼于双馈异步发电机，对此类发电机组的特性进行了分析，并对其变桨 控制系统设计要点进行了论述，希望能为相关工作人员带来参考。 关键词 风力发电；变桨控制系统；系统设计；发电机组
风力发电机组变桨系统的优化设计
风力发电机组变桨系统的优化设计一、引言风力发电是一种清洁、可再生的能源，受到越来越多国家的重视和广泛应用。
在风力发电站中，风力发电机组的变桨系统是其中一个重要部分，它负责调整叶片的角度来适应不同的风速和风向，以获取最大的风能转换效率。
本文将针对风力发电机组的变桨系统进行优化设计，以实现更高的发电效率。
二、变桨系统的工作原理风力发电机组的顶部装有三个或更多的叶片，在风的作用下转动。
为了在不同的风速和风向下都能高效转换风能，变桨系统起到重要作用。
变桨系统通常由电机、控制器和叶片构成，通过控制器感知风速、方向的变化，然后通过电机调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率。
三、优化设计方案1. 变桨系统感知风速和风向的精准度为了获得最佳的发电效率，变桨系统需要精确感知风速和风向的变化。
目前常用的风速传感器包括热线式、超声波式和激光式等。
优化设计中，可以选择合适的传感器，提高其精准度和可靠性，以确保系统能够准确感知风速和风向的变化。
2. 变桨系统叶片的材料选择和结构设计叶片的材料和结构对风能转换效率有着重要影响。
在优化设计中，可以选择轻量化材料和优化的叶片结构，以减小叶片的质量和空气阻力，提高风能的转换效率。
3. 变桨系统的控制策略变桨系统的控制策略直接影响到发电效率。
一种常见的控制策略是根据风速和风向的变化来调整叶片的角度，使其始终能够处于最佳的风能转换状态。
在优化设计中，可以改进控制器的算法和响应速度，提高系统的控制精度和响应性能。
4. 变桨系统的安全性设计在风力发电站中，变桨系统需要能够在恶劣的天气条件下工作，并保持良好的可靠性和安全性。
在优化设计中，需要考虑系统的抗风性能和抗冰性能，确保系统能够正常工作并不会受到外部环境的影响。
5. 变桨系统的维护和保养优化设计还需要考虑到变桨系统的维护和保养成本。
设计合理的结构和材料，以降低维护和保养的频率和成本，并提高系统的可靠性和寿命。
四、优化设计的效益通过对风力发电机组的变桨系统进行优化设计，可以实现以下几方面的效益：1. 提高发电效率优化设计可以使变桨系统更加灵敏和准确地感知风速和风向的变化，并通过调整叶片的角度来获得最佳的风能转换效率，从而提高发电效率。
风力发电机组变桨控制策略研究
风力发电机组变桨控制策略研究随着清洁能源的需求不断增长，风力发电作为一种环保的替代能源逐渐受到重视。
风力发电机组作为主要的发电设备之一，在发电过程中起到了关键的作用。
其中，风力发电机组的变桨控制策略对于发电效率和稳定性起着重要的影响。
本文将研究风力发电机组变桨控制策略的不同方法及其优缺点。
一、传统的风力发电机组变桨控制策略在传统的风力发电机组中，变桨控制通常采用固定角度的偏置控制策略。
该策略通过固定桨叶角度，使得风力机组在不同风速下均能以最佳状态工作。
然而，这种传统控制策略存在一些问题。
首先，固定角度无法适应不同风速下的工作状态，可能导致发电效率下降或过载。
其次，无法实现实时的调整，对于风速变化较快的情况可能响应不及时。
因此，需要研究更加智能化和灵活的变桨控制策略。
二、基于模型的风力发电机组变桨控制策略基于模型的控制策略是一种先进的风力发电机组变桨控制方法，其通过建立模型并优化控制参数来实现最佳控制效果。
其中，常见的方法包括最优控制、模型预测控制等。
这些方法能够根据实时测量的风速和机组信息，通过计算最优调整参数实现动态控制。
这样能够更好地适应不同的工作状态，提高发电效率和稳定性。
然而，这种方法需要在计算和系统建模方面投入较大的精力，同时也对控制算法的准确性有很高的要求。
三、基于智能算法的风力发电机组变桨控制策略智能算法是近年来发展较快的一种机器学习方法，可以通过数据分析和学习来优化控制策略。
在风力发电机组的变桨控制中，基于智能算法的方法如人工神经网络、遗传算法等被广泛应用。
这些方法通过学习大量的实时数据，建立复杂的模型，并通过优化算法得到最佳的控制策略。
与传统的固定角度控制相比，基于智能算法的方法可以更好地适应不同的风速和工作状态，提高发电效率和稳定性。
然而，这种方法需要较多的数据和计算能力，并且在实时性方面存在一定的挑战。
综上所述，风力发电机组变桨控制策略的研究是提高发电效率和稳定性的关键要素。
风力发电机组独立变桨控制技术仿真与试验研究
风力发电机组独立变桨控制技术仿真与试验研究文|兰杰，莫尔兵，林淑，羊森林，王其君为了实现可持续发展，风能作为一种清洁、可再生能源受到世界各国的广泛关注，已成为重点开发的能源之一。
国内外大型的风电机组大多采用变速变桨技术，变速变桨风电机组的桨距角控制分为统一变桨和独立变桨。
统一变桨控制，即控制系统对三套变桨执行机构执行同一桨距角指令，也是目前机组使用最多的控制方式。
而随着变速变桨风力发电机组容量的增加，风轮直径越来越大，风湍流、风切变、塔影效应、偏航偏差等因素使得整个风轮面受力的不均衡度随之增强，附加载荷也越来越大，严重威胁风电机组的安全运行。
独立变桨控制技术应运而生，通过优化的控制，给每支叶片叠加一个独立的桨距角信号，来降低这些附加的不平衡载荷，以提高系统运行可靠性和稳定性并延长机组使用寿命。
本文的独立变桨控制技术是将叶根应力传感器测量出来的各叶片根部的载荷及风轮方位角，通过滑环传送至所设计的独立变桨控制器以获得独立变桨期望的桨距角，最后将独立变桨期望的桨距角和统一变桨给定的桨距角之和作为风力机三支桨叶桨距角的控制量，以实现风电机组的独立变桨控制器设计，通过仿真和现场试验验证所设计独立变桨控制技术的有效性。
风轮不平衡载荷分析实际运行的风力发电机组由于在不同方位，叶片所受载荷不同，如图1所示。
其中，M y1、M y2、M y3为每支叶片受到的Y向弯矩，也即面外弯矩，M yq和M yd为其分解到旋转正交坐标系上的弯矩，M yaw和M tilt为分解到静止正交坐标系上的弯矩，φ（t）为静止坐标系和旋转坐标系之间的夹角。
从图1、图2可知，若三支叶片的M yi不同，则分解产生的M tilt和M yaw弯矩不为零，从而产生了整个风轮的不平衡载荷。
独立变桨控制要控制转速，即保证三支叶片受到的M x 总和不变，这样风轮的扭矩基本保持不变，不会影响机组的发电效率，同时要减小叶轮上不均衡载荷，仅在每只叶片上叠加一个周期变化的分量，该分量均值为零，近似呈正弦变化，在一个旋转周期内，平均变化量为零，这样就减小了旋转坐标系下的M yd和M yq，也即静止坐标系下的M yaw 和M tilt。
风力发电机组变桨系统的设计与优化
风力发电机组变桨系统的设计与优化1. 引言风力发电是一种可再生能源的重要组成部分，风力发电机组的性能直接影响着发电效率和运行成本。
变桨系统作为风力发电机组的核心部件之一，对于风力发电的效率和可靠性具有重要作用。
本文将探讨风力发电机组变桨系统的设计与优化，旨在提高发电效率和降低运行成本。
2. 风力发电机组的变桨系统风力发电机组变桨系统主要包括桨叶、桨叶轴承、变桨机构和控制系统等部分。
桨叶通过变桨机构连接到发电机组的主轴上，根据风速和转速的变化，调节桨叶的角度以获得最佳发电效果。
变桨系统的设计和优化将直接影响发电机组的功率输出和系统的可靠性。
3. 变桨系统的设计原则（1）轻量化设计：桨叶是风力发电机组的核心部件，其质量直接影响转速和稳定性。
因此，在变桨系统的设计中，需要选择轻量化材料，并合理设计桨叶的结构，以降低整体质量，提高转速和响应速度。
（2）可靠性设计：风力发电机组通常处于复杂的气候环境下运行，如强风、冰雪等。
因此，变桨系统的设计需要考虑系统的可靠性和抗风能力，确保在恶劣环境下仍能正常运行。
（3）高效控制：变桨系统的控制是关键，需要根据风速和转速的变化，实时调节桨叶的角度，以获得最佳的发电效果。
因此，需要采用高效的控制算法和传感器，提高响应速度和控制精度。
4. 变桨系统的优化方法（1）结构优化：通过有限元分析等方法对桨叶和变桨机构的结构进行优化，以提高刚度和辨识度，降低振动和噪声，并达到减负荷的效果。
（2）控制算法优化：通过数学建模和仿真，针对不同的风速和转速，优化变桨系统的控制算法，确保桨叶角度的调节与实际运行环境的需求相匹配。
（3）传感器优化：选择高精度和高可靠性的传感器，如风速传感器和角度传感器，准确获取变桨系统所需的实时数据，并将其输入到控制系统中。
5. 变桨系统的未来发展趋势（1）智能化：随着人工智能和大数据技术的快速发展，未来的变桨系统将趋向于智能化，可以通过学习和优化算法，自动调整桨叶的角度，并根据实时数据进行预测和预防故障。
试析风力发电机组电动变桨控制系统
试析风力发电机组电动变桨控制系统一、变桨系统控制原理本系统采用变速变桨距调节的控制方式，通过频率转换器耦合发电机与电网，允许通过控制发电机的反作用力矩来改变转速，在高风速时，转矩被保持在额定水平，变桨距控制用于调节转速及功率，二、控制器及仿真模型建立针对本系统，将模糊控制与PID控制算法相结合设计了一种通过模糊规则切换两种控制规律的无触点的切换方式，优化了控制器的设计，弥补了常规算法的不足，采用这种方法的Fuzzy-PID分段复合控制器和仿真模型三、风电机组控制系统概述随着风电机组单机容量的不断加大，塔架高度和叶轮直径也随之不断扩大，兆瓦级风力发电机组在额定风速的情况下，桨叶在旋转过程中其最高端和最低端垂直高度上的功率吸收相差20% 以上，这使得普通叶轮统一变桨距控制在大型机组上无任何优势可言。
变桨距控制系统作为兆瓦级风力发电机组控制系统的核心部分之一，对机组高效、稳定、安全的运行具有非常重要的作用。
而独立桨叶变距系统的每只桨叶都有一套独立的变距伺服驱动系统，采用独立桨叶变桨距控制方法可以减少传动系统的故障率，减轻输出力矩脉动，提高系统运行可靠性和稳定性，提高机组运行寿命。
同时独立桨叶变距控制不仅拥有普通叶轮整体变距控制的优点，还能很好地解决垂直高度上风速变化对风机的影响这一不利因素。
但是如果采用液压伺服驱动，其系统结构过于复杂，会给维护和修理造成一定难度。
因此，独立变桨距控制系统现在通常都采用电动机驱动方式。
本文在分析风电机组变桨距控制研究现状的基础上，提出优化的变桨距控制策略，利用Matlab/Simulink对其进行仿真，设计了基于模糊控制的变桨距控制器，使控制效果得到了提高。
下面的实例，是以典型的独立变桨控制系统来说明变桨控制系统的基本构成。
一般的独立电动变桨控制，主要是由3套独立的变桨装置组成，不但提高了风力机的输出功率，还可以允许3个桨叶独立变桨，即使在其中一个桨叶刹车制动失败时，其他2个桨叶也可以实现安全刹车的过程，提高了整个系统的安全性，能全面满足其刹车制动需要。
基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究
１０．３９０１／ＪＭＥ．２０１１．１６．１０６基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究应有许国东浙江运达风电股份有限公司 杭州 ３１００１２摘要：以国产兆瓦级风力发电机组为依托，研究大型风力发电机组独立变桨距控制技术，以优化机组的疲劳载荷。
将独立变桨控制过程解耦为协同变桨控制过程和偏差变桨控制过程，并分别进行协司变桨控制和偏差变桨控制的理论研究；偏差变桨控制系统是一个多输入多输出线性系统，通过Ｐａｒｋ坐标变换和逆变换技术，将偏差变桨控制系统解耦为两个单输入单输出线性系统，实现采用经典控制理论设计相关控制器，极大提高独立变桨控制技术的工程实用性。
采用ＧＨ ｂｌａｄｅｄ软件，对一台１．５ ＭＷ机组的仿真研究结果表明：采用独立变桨控制不仅可以实现传统协同变桨控制的功能，而且还能有效减小风电机组各关键部件的疲劳载荷。
独立变桨控制 ；协同变桨控制 ；载荷优化 ；风电机组ＴＫ８Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｉｔｃｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｌｏａｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｗｉｎｄ ＴｕｒｂｉｎｅｓＹＩＮＧ ＹｏｕＸＵ Ｇｕｏｄｏｎｇ国家高技术研究发展计划资助项目（８６３ 计划，２００９ＡＡ０５Ｚ４１２）。
２０１０－１２－０１２０１１－０５－０５（４）３独立变桨过程（９）５结论＠＠［１］ ＫＡＲＬ Ａ Ｓ， ＨＡＮＳ－ＧＥＯＲＧ Ｍ， ＧＵＮＪＩＴ Ｂ，ｅｔ ａｌ． Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｂｌａｄｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｓｉｇｎ［Ｃ］／／ｒｈｅ ４７ｔｈ ＡＩＡＡ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｈｏｒｉｚｏｎｓ Ｆｏｒｕｍ ａｎｄ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ， Ｏｒｌａｎｄｏ， Ｆｌｏｒｉｄａ， Ｊａｎ． ５－８， ２００９： ４７９－４９０．＠＠［２］ ＭＡＵＲＥＥＮ Ｈ Ｍ， ＭＡＲＫ Ｊ Ｂ． Ｂｌａｄｅ ｌｏａｄ ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ａ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｔｈ ｏｆ ｖｏｒｔｉｃｅｓ［Ｊ］． Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２００７， １０： ３３９－３５５．＠＠［３］ ＷＩＮＧＥＲＤＥＮ Ｖ Ｊ， ＨＵＬＳＫＡＭＰ Ａ，ＢＡＲＬＡＳ Ｔ，ｅｔ ａｌ． Ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ａ ‘ｓｍａｒｔ’ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｆｏｒ ｌｏａｄ ａｌｌｅｖｉａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２００８， １１： ２６５－２８０．＠＠［４］ ＨＡＮＤ Ｍ Ｍ，ＲＯＢＩＮＳＯＮ Ｍ Ｃ，ＢＡＬＡＳ Ｍ Ｊ． Ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎａｌｙｔｉｃ ｉｎｆｌｏｗ ｖｏｒｔｉｃｅｓ［Ｊ］． Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２００６， ９： ２６７－２８０．＠＠［５］林勇刚，李伟，陈晓波，等．大型风力发电机组独立变 桨叶控制系统［Ｊ］．太阳能学报，２００５，２６（６）： ７８０－７８６． ＬＩＮ Ｙｏｎｇｇａｎｇ， ＬＩ Ｗｅｉ， ＣＨＥＮ Ｘｉａｏｂｏ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｌａｒｇｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｂｌａｄｅ ｐｉｔｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ａｃｔａ Ｅｎｅｒｇｉａｅ Ｓｏｌａｒｉｓ Ｓｉｎｉｃａ， ２００５， ２６（６）： ７８０－７８６．＠＠［６］ ＬＯＶＲＡ Ｍ， ＣＯＬＡＮＥＲＩ Ｐ， ＭＡＬＰＩＣＡ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅ， ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ａｅｒｏｍｅｃｈａｉｎｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｄａｎｃｅ， Ｃｏｎｔｒｏｌ， ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ， ２００４， ３０（５）： １２４９－１２６０．＠＠［７］ ＥＤＵＡＲＤ Ｍ， ＢＵＴＴＥＲＦＩＥＬＤ Ｃ Ｐ． Ｐｉｔｃｈ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｓｐｅｅｄ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ． ｏｎ ＩＡ， ２００１， ３７（１）： ２４０－２４６．＠＠［８］ ＬＩＵ Ｈｏｎｇｗｅｉ， ＬＩＮ Ｙｏｎｇｇａｎｇ， ＬＩ Ｗｅｉ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｉｎｄｉｄｕａｌ ｂｌａｄｅ ｐｉｔｃｈ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ［Ｃ］／／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６ｔｈ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｊｕｎｅ ２１－２３， ２００６， Ｄａｌｉａｎ， Ｃｈｉｎａ． ＩＥＥＥ， ２００６： ６４８９－６４９２．＠＠［９］ ＢＯＳＳＡＮＹＩ Ｅ． Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｂｌａｄｅ ｐｉｔｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｌｏａｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ， ２００３， ６：１１９－１２８．＠＠［１０］林勇刚，李伟，崔宝玲．基于ＳＶＲ风力机变桨距双模 型切换预测控制［Ｊ］．机械工程学报，２００６，４２（８）： １０１－１０６．ＬＩＮ Ｙｏｎｇｇａｎｇ， ＬＩ Ｗｅｉ， ＣＵＩ Ｂａｏｌｉｎｇ． Ｔｏｗ ｍｏｄｅｌ ｓｗｉｃｈｅｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｐｉｔｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｒｅｇｅｒｓｓｉｏｎ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００６， ４２（８）： １０１－１０６．＠＠［１１］ ＺＡＹＡＳ ．Ｊ， ｖａｎ ＤＡＭ Ｃ， ＣＨＯＷ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ａｃｔｉｖｅ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｌｏａｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅｓ［Ｃ］／／ ＡＳＭＥ／ＪＳＭＥ ２００７ ５ｔｈ Ｊｏｉｎｔ Ｆｌｕｉｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｊｕｌｙ ３０－Ａｕｇ． ２． ２００７， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， ＵＳＡ， ２００６： １１１９－１１２７．作者简介：应有（通信作者），男，１９８３年出生。
风力发电变桨控制系统设计研究
风力发电变桨控制系统设计研究风力发电是一种利用风能将风能转化为电能的技术。
在风力发电过程中，变桨控制系统是一个非常重要的组成部分，它的设计和研究对于风力发电的效率和可靠性至关重要。
变桨控制系统的主要功能是根据风力大小和风向变化情况来控制风力发电机的桨叶角度，以获得最佳的能量转化效率。
变桨控制系统需要根据风力的实时测量数据来进行桨叶的角度调整，以确保风力发电机在不同的风速条件下能够始终工作在最佳状态。
在变桨控制系统的设计过程中，需要考虑以下几个方面：1.传感器选择和位置安装：为了准确测量风力的大小和方向，需要选择合适的传感器，并将其安装在合适的位置。
传感器的选择和位置安装是变桨控制系统设计的重要环节，它对于系统的准确性和可靠性有着至关重要的影响。
2.数据采集和处理：变桨控制系统需要实时采集和处理风力传感器的数据，并根据这些数据来调整桨叶的角度。
数据采集和处理过程需要高速、高精度的硬件和软件支持，以确保数据的实时性和准确性。
3.控制算法设计：控制算法的设计是变桨控制系统设计的核心环节。
控制算法需要根据实时的风力数据来决定桨叶的调整角度，以实现最佳的能量转化效率。
控制算法设计需要考虑风力的大小、风向的变化以及系统的动态响应能力等因素，以确保系统能够稳定工作并且具有较好的抗干扰能力。
4.系统建模和仿真：在变桨控制系统设计的过程中，建立系统的数学模型是非常重要的。
系统建模可以帮助我们理解系统的工作原理和动态特性，并根据模型进行仿真和优化设计。
系统建模和仿真可以有效减少实际试验的成本和风险，并帮助我们更好地了解系统的性能和可靠性。
总之，风力发电变桨控制系统的设计和研究对于提高风力发电的效率和可靠性具有重要的意义。
在设计过程中，需要考虑传感器选择和位置安装、数据采集和处理、控制算法设计以及系统建模和仿真等方面的问题。
通过合理的设计和研究，可以提高风力发电的效率和可靠性，进一步推动可再生能源的发展。
风力发电机组变桨系统设计与控制
风力发电机组变桨系统设计与控制近年来，随着全球能源危机的爆发以及对环境保护的重视，风力发电作为一种可再生的清洁能源正日益受到广泛关注。
风力发电机组的变桨系统是其中一个重要的组成部分，它通过调整桨叶的角度来控制风机的转速和输出功率，以实现最佳风能利用率。
本文将详细介绍风力发电机组变桨系统的设计原理和控制策略。
首先，风力发电机组的变桨系统设计需要考虑多个因素。
其中包括风速、风向、风场条件以及机组的工作状况等。
在设计变桨系统时，需要确定合适的桨叶数目、桨叶形状、桨叶材料以及桨叶安装方式等。
同时，还需要考虑叶片的结构强度以及在高风速情况下的耐用性。
这些设计要素将直接影响到风机的性能和寿命。
其次，风力发电机组的变桨系统需要采用合适的控制策略来实现最佳风能利用效率。
一般来说，风机的控制策略可以分为两种类型：定常控制和非定常控制。
定常控制是基于恒定的控制策略，根据风场条件和机组负荷，设定固定的桨叶角度来实现最佳功率输出。
非定常控制则是基于实时测量的风速和机组运行状态，动态调整桨叶角度来实现最佳风能利用效率。
根据不同的需求和场地条件，可以选择合适的控制策略。
在风力发电机组变桨系统的实际控制中，通常采用闭环控制的方式。
这意味着需要传感器来实时测量风速、机组运行状态以及环境参数，并将这些数据反馈给控制系统。
控制系统会根据这些反馈数据，不断调整桨叶角度，以实现最佳风能利用效率。
同时，还需要考虑到系统的安全性和鲁棒性，以应对突发情况和异常工况。
除了设计和控制策略，风力发电机组变桨系统还需要考虑到系统的维护和保养。
定期的维护和保养可以延长系统的寿命并提高系统的性能。
在维护和保养过程中，需要检查桨叶的磨损情况、润滑系统的工作状态以及传感器的准确性等。
同时，还需要定期进行系统的校准和参数调整，以保证系统的稳定性和准确性。
尽管风力发电机组变桨系统的设计和控制存在一定的挑战和难点，但通过合理的设计和有效的控制策略，可以实现风能资源的最佳利用。
基于神经网络的风力发电机组变桨系统优化
基于神经网络的风力发电机组变桨系统优化随着环境变化和环境保护意识的提高，可再生能源的使用越来越普遍，其中风力发电成为了重要的清洁能源之一。
风力发电机组的运行效率是其能否发挥最大功效的关键，其中变桨系统对能量捕捉和控制十分重要。
如何对风力发电机组的变桨系统进行优化，提高其发电效率，成为了当前研究的热点之一。
近年来，随着人工智能领域的飞速发展，神经网络成为了优化控制领域中的重要工具。
基于神经网络的控制系统具有自适应性和非线性建模能力强等特点，成功地应用于风力发电机组的变桨系统优化中。
首先，神经网络对数据的处理能力较强，具有良好的模拟建模能力，可以准确地对风机与风场之间的关系进行建模。
为了提高风力发电机组的效率，必须要对风机与风场之间的关系进行深入研究，建立相应的数学模型，而神经网络恰好具备了这方面的优势。
其次，神经网络具有良好的自适应性，可以对风场瞬间发生的变化做出快速响应，进而调整变桨系统转速、倾斜角度等参数，保证变桨系统能够及时、准确地响应风场变化，最大化利用风能。
另外，神经网络在优化控制中应用广泛，在风力发电领域中也越来越受到重视。
通过神经网络的优化，对风力发电机组的发电效率进行提升，不仅可以减少燃料消耗，同时减少二氧化碳的排放，达到了经济效益和环保效益的双重目的。
针对风力发电机组变桨系统优化，可以从以下几个方面展开研究：1. 基于神经网络的实时预测与控制神经网络具有快速的响应时间和自适应性，可以对风场变化做出准确的预测，并在预测结果基础上调整变桨系统的转速、倾斜角度等参数，以实现风能最大化利用。
此外，神经网络还可以根据实时数据调整模型参数，通过不断学习和迭代，提高预测和控制的精度和准确性。
2. 神经网络优化变桨系统控制策略通过神经网络对变桨系统的控制策略进行优化，可以进一步提高风力发电机组的发电效率。
具体而言，可以从控制算法、控制参数以及系统架构等多个方面入手，通过神经网络的非线性建模和自适应性，使得控制策略更加科学、可靠、高效。
风力发电机变浆与偏航技术应用研究
风力发电机变浆与偏航技术应用研究近年来，风力发电已经成为可再生能源领域的主要发展方向之一、为了提高风力发电机的效率和稳定性，研究人员不断努力改进风力发电机的变浆与偏航技术应用。
本文将从风力发电机的变浆技术和偏航技术两个方面进行探讨。
首先是风力发电机的变浆技术。
风力发电机变浆技术旨在调整风轮叶片的角度，使其能够更好地捕捉风能。
目前，常见的变浆技术有机械调节和智能调节两种。
机械调节是传统的变浆技术，它通过调整风轮叶片的角度来适应不同的风速和风向。
机械调节的优点是结构简单，成本较低，适用于各种规模的风力发电机。
然而，机械调节的劣势也很明显，首先是响应速度较慢，难以实时跟踪风的变化。
其次，机械调节需要定期维护和检修，增加了运维成本。
智能调节是一种新兴的变浆技术，它利用传感器和控制系统来实现自动调节风轮叶片角度的功能。
智能调节技术可以根据风的变化实时调整叶片的角度，从而提高风力发电机的功率输出和能量利用率。
智能调节技术的优点是可实现实时响应，提高发电效率，并且对风力发电机本身的结构要求较低。
但是，智能调节技术的不足之处在于价格较高，且需要依赖电力供应，存在一定的可靠性和安全性问题。
其次是风力发电机的偏航技术。
偏航技术是指通过调整风力发电机的方向来适应风向变化，进而提高风能的捕捉效率。
目前，常见的偏航技术有机械偏航和主动偏航两种。
机械偏航是一种传统的偏航技术，它通过机械装置使风力发电机始终面向风的方向。
机械偏航技术的优点是结构简单，可靠性高，适用于各种规模的风力发电机。
然而，机械偏航技术的缺点也是很明显的，由于机械部件的摩擦和磨损，随着使用时间的增加，偏航精度会逐渐下降。
此外，机械偏航技术对风速和风向变化的响应较慢，不能实现快速响应和优化偏航。
主动偏航是一种新兴的偏航技术，它利用传感器和控制系统来实现智能自动调节风力发电机的朝向。
主动偏航技术能够实时监测风的方向并调整风力发电机的朝向，以保持最佳捕风姿态。
主动偏航技术的优点是响应速度快，能够实现自动化操作，提高发电效率。
船舶平台上的海上风力发电用变桨系统优化研究
船舶平台上的海上风力发电用变桨系统优化研究1. 引言随着对可再生能源的需求日益增长，海上风力发电作为一种清洁能源的来源得到了广泛关注。
然而，由于海上风力发电具有复杂的工作环境，船舶平台上的变桨系统优化成为一个重要的研究领域。
本文旨在探究船舶平台上海上风力发电所使用的变桨系统的优化方法和技术，以提高风力发电效率和可靠性。
2. 变桨系统的作用和特点2.1 变桨系统的作用变桨系统是海上风力发电的关键部件，其主要作用是调整风轮叶片的角度，以根据风速和风向进行控制。
通过合理调整叶片角度，变桨系统可以使风轮始终处于最佳工作状态，最大程度地捕获风能并将其转化为电能。
2.2 变桨系统的特点船舶平台上的变桨系统需要考虑以下特点：- 耐久性：由于海上环境的恶劣和高强度使用，变桨系统必须具备较高的耐久性，以确保长期稳定运行。
- 安全性：变桨系统需要具备安全保护机制，及时响应异常情况并确保工作人员的安全。
- 可调性：变桨系统应该具备一定的可调性，使其能够适应不同风速和风向条件下的变化。
3. 优化方法和技术3.1 变桨系统结构优化通过优化变桨系统的结构设计，可以提高其性能和可靠性。
例如，采用轻量化材料可以减少系统的重量，减轻负荷并提高能效。
另外，改进叶片材料和设计，以增强抗风载能力和耐久性，也是一种有效的优化方法。
3.2 控制策略优化控制策略是变桨系统优化的关键。
合理的控制策略可以实现变桨系统的动态调整，以最大限度地提高风力发电效率。
比如，通过使用适应性控制策略，将变桨叶片的角度根据不同风速和风向进行自动调整，可以进一步提高系统的性能。
3.3 故障诊断和监控系统为了提高变桨系统的可靠性，故障诊断和监控系统是至关重要的。
通过使用传感器和监测装置，可以实时跟踪变桨系统的运行状况，并在出现异常情况时及时发出警报。
这样可以减少故障发生的可能性，并提高系统的可靠性和安全性。
3.4 智能化技术在变桨系统中的应用随着智能化技术的发展，其在变桨系统中的应用也成为优化的一种方式。
风电变浆系统中的最优控制和协同控制研究
风电变浆系统中的最优控制和协同控制研究随着清洁能源的需求不断增加，风电发电已成为重要的替代能源之一。
然而，风力发电的特性决定了风电变浆系统需要应对复杂的工作环境和不稳定的风力输入。
为了提高发电效率和减少能源损耗，研究人员一直致力于风电变浆系统中的最优控制和协同控制。
风电变浆系统中的最优控制旨在通过优化系统运行参数，提高发电效率和稳定性。
最优控制的主要目标是找到使系统能量损失最小化的最佳控制策略。
这包括优化电机运行参数、控制发电功率和变浆机旋转速度等。
此外，最优控制还需要考虑到风速、风向和温度等外部环境因素对系统运行的影响。
通过使用优化算法和数学模型，可以找到最佳的控制策略，从而提高系统的发电效率。
另一方面，协同控制则着重于多个风电变浆系统之间的协同工作。
在风电场中，通常会有多个风电变浆系统同时运行。
协同控制的目标是通过优化各个系统之间的工作方式和能量分配，实现系统之间的协同发电，以提高整个风电场的发电效率。
协同控制需要考虑到系统之间的相互影响和资源争夺问题。
通过设计合适的通信协议和分配策略，可以实现系统之间的协同工作，提高系统整体的性能。
为了实现最优控制和协同控制，研究人员需要综合考虑多个因素。
首先，他们需要建立准确的数学模型来描述风电变浆系统的工作原理和特性。
这包括涵盖系统的电力、机械、控制和通信等方面的模型。
其次，研究人员需要设计合适的优化算法来解决最优控制问题。
这涉及到多目标优化、参数优化和约束优化等方面的技术。
此外，为了实现协同控制，研究人员需要设计合适的分配策略和通信协议，以实现系统之间的信息交换和资源共享。
最优控制和协同控制在风电变浆系统中具有重要意义。
首先，它们可以提高风电变浆系统的发电效率，减少能源损耗。
这对于实现清洁能源的可持续发展具有重要意义。
其次，最优控制和协同控制可以提高风电场的整体性能。
通过优化多个系统之间的协同工作，可以提高发电场的发电效率和稳定性。
最后，最优控制和协同控制还可以优化系统运行参数，减少对设备的磨损和损坏，延长设备的使用寿命。
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是 一 个 非 线 性 时 变 的 反 馈 系 统 风 力 发 电 机 的 参
大 的 应 力 施 加 在 风 力 发 电 机 的 叶 片 和 塔 架 上 ． 导
令 ｅ ＝ （ ｅ ｌ ， ｅ ， … ｅ ，） ，选 定 以下 Ｌ ｙ ａ ｐ ｕ ｎ ｏ ｖ函 数
Ｖ （ ｅ ， ） ＝ ∑ （ ｔ ） Ｔ ｐ ｅ ， （ ） ＋ Ｉ ｒ ［ （ Ａ － Ａ ｆ （ ） ） ～ ｍ
２ 控制算法设计
良 好 的 抗 干 扰 和 鲁 棒 控 制 性 能 使 得 ＭＲＡＣ 在
（ ７）
【 Ｐ （ ￡ ） （ ｔ ） 一 Ｆ～ Ａ （ ｔ ） ＝ ０
ｌ Ｘ （ ０） ： Ｘ Ｍ ｉ ０ 式 中 ：Ｘ ∈Ｒｍ为 该 模 型 的 状 态 向 量 ； Ｕ ∈Ｒ一 为 该
利 用 变 速 恒 频 控 制 技 术 根 据 风 速 相 应 地 控 制 发 电 机 转 速 ． 这 样 可 以 使 风 力 发 电 机 工 作 在 最 佳 功 率 捕 捉 状 态 。 在 该 控 制 过 程 中 ． 不 断 追 踪 最 佳 功 率 ．实 际 上 就 是 要 求 风 能 利 用 系 数 最 大 。 当 风 速 高 于 额 定 风 速 ． 由 于 风 力 发 电 机 的 机
其 中
ｆ
机 输 出 功 率 大 于 额 定 功 率 时 ．通 过 增 大 桨 距 角 ． 减小 风 力发 电机 的输 出功 率使 之 维 持 在额 定 功率 ： 当 输 出 功 率 小 于 额 定 功 率 时 ． 通 过 减 小 桨 距 角 使 风 力发 电机 的输 出功 率维 持在 额 定功 率【
式 中 ：
，
为正 定 矩 阵 ；
致 相 应 结 构 的 疲 劳 破 坏 ．缩 短 整 机 的 使 用 寿命 ．
直 接 影 响 风 力 发 电 机 组 的 性 能 和 稳 定 性 ］
对 称 正 定 矩 阵
沿 轨线 式 （ ５ ） 对式 （ ６） 求 导 并 令
Ｕ ｌ ０） Ｔ － Ｆ－ Ｉ ￣ ［ １ ｉ （ ￡ ） ＝ ０
考 模 型 为 Ⅳ关 联 时 滞 子 系 统 Ｓ （ ｉ ＝ｌ ， ２， … ， Ⅳ） 组 合
而 成 的 关 联 大 系 统 假 设 参 考 模 型 稳 定 且 完 全 可 控 ．子 系统 Ｓ ， 的 参 考 模 型 的 状 态 方 程 为
＝ １
机 并 网 后 ．风 力 发 电机 的 运 行 分 为 ２种 情 况 ：① 风
速 低 于 额 定 风 速 ：② 风 速 高 于 额 定 风 速 。
当风 速低 于额 定 风 速 时 ，根 据式 （ ３） ，此 时 应
４
Ｑ） ＋ 曰Ｍ ｉ Ｕ ） ＋ Ａ 卜 Fra bibliotek（ ４）
控 制 风 轮 转 速 以 获 得 最 大 风 能 当 桨 叶 桨 距 角 ｆ ｌ＝
０ 。 时 。Ｃ 相 对 最 大
械 和 电 气 极 限 的 限 制 ． 风 轮 转 速 和 风 力 发 电 机 的
模 型 的 输 入 向 量 ；ｆ ＞ １０ 为 关 联 项 中 的 滞 后 时 间 ； Ａ ， 及 Ａ 为 具 有 适 当 维 数 的 定 常 矩 阵 。
设 风力 发 电机 变 桨 系统 数 学模 型 为式 （ ４） 在 满
输 出 功 率 要 维 持 在 额 定 值 附 近 增 大 桨 距 角 ． 在
人 流角 不 变 的情 况 下 风力 发 电机 的攻 角会 相应 减
小 ，也 即 风 力 发 电 机 的
增 大 。 因 此 当 风 力 发 电
在 控 制 律 选 取 过 程 中 希 望 不 论 控 制 律 使 参 数 如 何 变 化 ． 总 能 使 系 统 是 全 局 渐 近 稳 定 的
（ Ａ — Ａ （ ｔ ） ） 】 ＋ ｔ Ｔ 【 （ 丑 一 Ｂ （ ｔ ） ） Ｆ－ Ｉ Ｂ ｉ （ ＢＭ ｉ － Ｂ （ ｔ ） ） 】 ＋
∑ ｅ ｊ （ ） Ｗ Ｒ ： ｅ ｊ （ ｔ — ｓ ） ｝
Ｊ＝ １ ’
（ ６ ）
， Ｆ 为 任 意 给 定 的
（ ｆ ） ＝ Ｙ ｃ （ ） － Ｙ ｃ （ ） ； Ａ （ ） ＋ 【 Ａ － Ａ （ ｆ ） （ ） ＋
一
风 电 机 组 在 自然 风 条 件 下 运 行 时 ． 由 于 作 用
Ｂ （ ） ］ （ ｆ ） ＋ ∑Ａ ｏ ｅ （ ｆ — ｒ ）
＝
（ ５ ）
ｌ
在 风 电 机 组 叶 片 上 的 空 气 动 力 、惯 性 力 和 弹 性 力 等 交 变 载 荷 的 作 用 ．就 会 使 弹 性 振 动 体 叶 片 和 塔 架 产 生 耦 合 振 动 。 其 振 动 形 式 主 要 有 ２种 ： 风 轮 叶 片摆 振 与 塔 架 侧 向弯 曲耦 合 振动 ：风轮 叶 片挥 舞 与 塔 架 前 后 弯 曲 耦 合 振 动 当 叶 片 的 旋 转 频 率 接 近耦合 的固有 频 率时 会 出现 共振 现象 ｌ ９ １ ．产 生 较
足 Ａ Ｍ ｆ ； Ａ （ ｔ ） ，Ｂ ＝ （ ｔ ） ，Ａ － ． ４ ∞ ，Ｂ （ Ｏ） ∞所 获 得 的 表 达 式 ，且 Ｘ ∈Ｒ ，Ｕ 。 ∈Ｒ一 为 该 模 型 的 状 态 向
量 与 输 入 向 量 ．其 他 参 数 同 参 考 模 型 参 数
定 义 广 义 状 态 误 差 向 量 为 ｅ ｆ （ ｆ ） ＝ №（ ｔ ） 一 （ ）