定桨距风力发电机组最大风能追踪优化控制研究
基于风场精细控制的风力发电机组最大功率跟踪研究
基于风场精细控制的风力发电机组最大功率跟踪研究随着全球环保意识的逐渐增强，风力发电逐渐成为了热门的清洁能源之一。
如今，风力发电已经成为了全球第二大的可再生能源来源。
然而，许多人可能并不了解，风力发电机组是怎样将风能转化为电能的。
其中，风场精细控制是风力发电机组最大功率跟踪的重要手段之一。
一、风力发电机组工作原理风力发电机组的工作原理非常简单，它通过风力驱动风轮旋转来转化为机械能，然后由发电机将机械能转化为电能。
发电机将电能输出后，经过调整后就可以直接供电或者通过电力系统输送至其他地方供电使用。
二、风场精细控制风场精细控制是指利用控制系统对风力发电机组进行控制、调节，以便尽可能地提高其发电效能的技术。
其中，控制系统可以根据风速、机组转速、风轮叶片位置等参数信息，实现风机的最大功率跟踪、保护和控制等措施。
目前，国内外菜单风电机组采用的风场控制技术主要包括：PID调节、模糊控制、模型预测控制、遗传算法控制等。
而在风场控制技术中，采用最为广泛的是PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，它主要由比例、积分、微分三项组成，通过调整三个参数的比例，以实现控制器对被控制对象的控制。
而在风力发电机组的控制系统中，PID控制器将实现对风轮叶片的最大功率跟踪，以达到最佳的发电效率。
三、最大功率跟踪最大功率跟踪，是指在不同风速，或者说不同转速下，寻找风力发电机组的最佳工作点，将其动力输出最大化，使其达到最佳的发电效率。
在风力发电过程中，发电效率对于风力发电机组的发电量以及收益影响非常大。
因此，最大功率跟踪技术是风力发电系统中非常关键的技术之一。
在实际应用中，通常采用MPPT算法，即最大功率点跟踪算法。
该算法可以根据不同风速、最大功率点以及风场等参数信息，动态调整风轮叶片的角度和转速，以将其最大化输出。
四、风力发电机组发展趋势风力发电技术的迅速发展已经成为了全球清洁能源的重要组成部分。
而在风力发电机组的发展中，基于风场精细控制的最大功率跟踪技术将成为风力发电机组的重要发展方向之一。
风力发电机组控制系统设计-—最大功率点跟踪控制
课程设计说明书风力发电机组控制系统设计-最大功率点跟踪控制专业新能源科学与工程学生姓名喻绸绢班级能源121学号1210604122指导教师薛迎成完成日期2015年12月14日目录1。
控制功能设计要求 01.1任务 02。
设计 (2)2。
1 介绍对象（风力发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究)2 2。
2控制系统方案 (2)2.2.1风力机最大功率点跟踪原理 (2)2.2.2风力机发电系统 (5)2。
2。
3风速变化时的系统跟踪过程 (10)3。
硬件设计 (12)4。
软件设计 (15)5.仿真或调试 (16)参考文献 (18)1.控制功能设计要求1.1任务能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗，因此,可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注，其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一。
目前，变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速,使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能；在高于额定风速时,通过对桨距角的调节，使风机以额定功率输出。
常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法、模糊控制法、混合控制法等。
为了充分利用风能,提高风电机组的发电总量，本文分析风机特性及最大功率点跟踪（maximum pow er point tracking MPPT）工作原理。
众多的MPPT实现方法各有千秋,对于不同的应用场所各有所长，对于多种方案,需要进行大量细致的实验工作和数据分析。
风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能源,风能的获取不仅与风力发电机的机械特性有关，还与其采用的控制方法有关。
在某一风机转速情况下，风速越大时风力机的输出功率越大，而对某一风速而言，总有一最大功率点存在。
只有当风力发电机工作在最佳叶尖速比时，才能输出最大功率.好的控制方法可使风轮的转速迅速跟踪风速变化，使风力发电机始终保持在最佳叶尖速比上运行，从而最大限度地获得风能.要保证最大限度地将捕获到的风能转化为电能,目前一般采用最大功率点追踪控制（MPPT)控制策略。
定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究
定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究马运东;王芳;胡祖荣;王俊琦;赖日新;邢岩【摘要】定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率.为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性.本文采用鲁棒PID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求.实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2010(042)002【总页数】6页(P127-132)【关键词】风力发电;定桨距风力机;变速控制;鲁棒控制器【作者】马运东;王芳;胡祖荣;王俊琦;赖日新;邢岩【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京工业职业技术学院电气与自动化系,南京,210046;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TK89;TM614风能是一种无污染的可再生能源,近年来得到世界各国的广泛关注。
风力发电已经成为解决世界能源问题的重要力量。
预计全球累计风电装机总量2020年可达12亿千瓦以上,2030年可达25亿千瓦以上[1]。
目前市场较为成熟的大型风力发电机主要有定桨距失速型风力发电机(恒速运行)、变桨距恒速风力发电机和基于变速恒频技术的变桨距变速风力发电机[2]。
定桨距失速型风力发电机采用桨叶与轮毂刚性连接的形式,桨叶尖部有叶尖扰流器用于空气动力刹车。
该型风力发电机直接并网恒速运行,转动频率跟随电网频率;输出功率由桨叶自身的性能来限制,在风速小于额定值时不能通过改变叶尖速比来跟踪最大风能利用系数,风速大于额定值时难以使输出功率保持不变。
风力发电机组变桨距控制策略研究
基于神经网络的变桨距控制策略设计
神经网络模型选择
根据风力发电机组变桨距控制问题的特点，选择适合的神经网络模型，如多层感知器、卷 积神经网络等。
训练数据采集
针对风力发电机组变桨距控制问题，采集大量的历史数据作为训练神经网络的样本，以提 升神经网络的控制精度。
神经网络模型训练
利用训练数据对神经网络模型进行训练，通过调整神经元之间的连接权重和阈值，使神经 网络输出结果更接近理想值。
04
基于模糊逻辑的变桨距控制策略研究
模糊逻辑基本原理与系统结构
模糊逻辑是一种近似推理方法，基于模糊集合和模糊运算 ，能够处理不确定、模糊的信息。
模糊逻辑系统通常由输入变量、模糊化、规则库、推理机 制和解模糊等部分组成。
基于模糊逻辑的变桨距控制策略设计
设输出，实现 桨距角的调整。
03
基于优化算法的变桨距控制策略研究
基于遗传算法的变桨距控制策略
1
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法 ，通过模拟基因交叉和突变过程来寻找最优解 。
2
在风力发电机组变桨距控制中，遗传算法可用 于优化控制策略，以实现更高的能量捕获和系 统稳定性。
3
具体而言，遗传算法可以用于优化变桨距控制 策略中的参数，如目标函数、控制规则、约束 条件等。
结果讨论
通过对实验结果的分析与比较，我们发现变桨距控制 策略在风速变化和桨叶角度变化时表现出较好的性能 ，但在发电机转速较高时，控制精度有所下降。这可 能与发电机转速较高时，机械传动部件的动态性能和 控制系统稳定性有关。因此，在未来的研究中，需要 进一步优化变桨距控制策略，提高控制精度和稳定性 。
07
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；
风力发电系统运行控制技术研究
风力发电系统运行控制技术研究【摘要】风力发电作为一种清洁的新能源具有重要的意义，风力发电系统的运行控制策略直接关系到风力发电，电力供应的安全性和质量的效率。
本文对风力发电系统的运行控制的两个主要方面，即最大风力跟踪控制和恒功率控制进行了研究和总结。
【关键词】风力发电系统；最大风能跟踪（mppt）；恒功率控制0 引言在提倡可持续发展的今天，风能的开发利用具有积极的战略意义。
特别是在能源供求日趋紧张的情况下，风能作为一种替代能源的意义就更加突出。
风力发电系统根据运行方式和控制技术的不同可以分为恒速恒频系统和变速恒频系统，其中变速恒频风力发电系统能够更高效地利用风能。
并网型变速恒频风力发电系统一般由风轮、齿轮箱（在直驱方式中已略去齿轮箱）、发电机和变流设备组成，如图1风力发电系统框国所示。
风轮的作用是捕捉风能，并将之转化为机械能；发电机则将机械能转化为电能；变流设备将发电机发出的频率幅值随风速波动的交流电转化为与电网电压同频同幅的交流电，然后馈送至电网。
图1 风力发电系统框图风力发电系统主要包括2种运行状态：1）最大风能追踪状态。
当风速低于额定风速时，风轮的转速会随着风速的波动而不断变化，以维持最佳叶尖速比及最大风能利用系数，从而有效提高风机的输出功率。
2）额定功率运行状态，当风速高于额定风速时，通过调节叶片桨距角和抑制风轮转速，降低风轮的风能捕获效率，保证风机运行在额定工作点附近。
可见，风力发电机组的运行控制在不同的运行状态有不同的控制策略：1）最大功率点跟踪控制（mppt控制）：当实际风速低于额定风速时，对风力发电机组进行控制，保证机组运行在最大风能追踪状态下，最大限度地捕获风能。
2）恒功率控制：当实际风速高于额定风速时，受机械强度、发电机容量和变频器容量等限制，必须降低风轮捕获的能量，使功率保持在额定值附近。
实际的风电机组常通过电气功率调节和叶片技术2种手段实现上述控制目标。
前者是通过调节发电机和变流设备的电气功率来改变风轮的转速，进而间接改变风轮转化风能的效率；后者主要利用叶片的空气动力学特性，如变桨距技术和失速状态，来直接改变风轮的捕风效率。
《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。
风力发电机组变桨距控制系统的研究论文的开题报告
1 课题名称：风力发电机组变桨距控制系统的研究2.选题背景和意义2.1 论文研究背景能源、环境是人类生存和发展所要解决的紧迫问题，常规能源以煤、石油、天然气为主。
它不仅资源有一限，而且造成了严重的大气污染。
因此，对可再生能源的开发利用受到世界各国的高度重视。
日前风能是具有大规模开发利用前景的可再生能源之一。
从全球范围来看，风力发电己经从试验研究迅速发展为一项成熟技术。
现代风电技术面临的挑战主要包括进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。
中国拥有着狭长的海岸、辽阔的地域、风能资源极其丰富。
根据统计数字，在全国陆地上风能的技术可开发量共计约2.53亿千瓦（根据地面以上 10m 高度的风力资料计算得出），在海上可开发利用的风能资源约7.5亿千瓦，风能资源的总量高达10亿千瓦，所以我国风能的开发利用潜力非常大[1]。
截止到2008年12月底，全球的风电机组总装机容量已经超过了1.2亿千瓦；国内已有25个省、市、自治区具有风电装机，累计风电机组装机量为11600台，风力发电机组总的装机容量达到1215.28 万千瓦，同比增长105.8%。
《全球风能展望2010》报告称，2010年，在每3台安装完成的风电机组中，就有1 台在中国。
到2020年，中国的风电机组总装机容量有可能达到现在的10倍，届时风力发电可解决全球约12%的电力需求量，到2030年更达到22%；随着风力发电产业技术的不断成熟和发展，变桨距风力发电机的优越性越来越突出：风力机运行的可靠性有了大大的提高；拥有高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线；由于叶轮的重量有所减轻，因此风力机的受力状况有了极大的改善，这就有可能使风力机在不同的风速下运行时，始终保持着最佳的转换效率，从而获得最大的输出功率，提高风能利用率。
目前，单机容量越来越大，兆瓦级别的机组占据了主力位置，变桨距技术已经成为了风电的发展趋势。
2.2 选题的意义变桨距风力发电机组有很多的优越性，变桨距风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流[2]。
风力发电机组变桨距控制关键技术的研究的开题报告
风力发电机组变桨距控制关键技术的研究的开题报告1. 研究背景和意义随着国内外环保意识的提高，可再生能源的利用越来越受到重视。
而风力发电是一种具有广泛应用前景的可再生能源，具有资源丰富、无污染、适应性强等特点。
风力发电机组是风力发电技术中的核心部件，其效率和可靠性直接影响着风力发电的经济性和可行性。
然而，受天气等自然条件的影响，风力发电机组往往存在着功率输出不稳定的问题，为解决这一问题，风力发电机组变桨距控制关键技术的研究显得尤为重要。
2. 研究内容和目标本课题旨在对风力发电机组变桨距控制关键技术进行深入研究，以提高风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性。
具体研究内容如下：（1）分析和比较不同的变桨距控制方式；（2）设计适用于风力发电机组的变桨距控制系统；（3）开展仿真实验并验证控制系统的性能。
研究目标包括：（1）掌握风力发电机组变桨距控制的基本理论和方法；（2）设计出性能优异的变桨距控制系统；（3）提高风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性。
3. 研究方法和步骤本课题将采用以下研究方法和步骤：（1）文献调研：对变桨距控制及其相关领域的文献进行详细的调研和分析，了解该领域的最新进展和研究现状。
（2）技术分析和比较：对不同的变桨距控制方式进行比较和分析，找出其中的优点和缺点，在此基础上确定最适合风力发电机组的变桨距控制方式。
（3）系统设计：设计适用于风力发电机组的变桨距控制系统，包括硬件设计和软件设计。
（4）仿真实验：利用MATLAB等仿真软件对所设计的变桨距控制系统进行仿真实验，并进行性能验证和优化。
（5）实验验证：利用风力发电机组进行实验验证，并对实验数据进行分析和处理。
4. 项目进度安排本课题的项目进度安排如下：（1）文献调研和技术分析：1个月；（2）系统设计和仿真实验：4个月；（3）实验验证：2个月；（4）论文撰写和答辩准备：1个月。
5. 预期成果及意义通过本课题的研究，预期取得以下成果：（1）深入研究了风力发电机组变桨距控制关键技术，并设计了一套性能优异的变桨距控制系统；（2）提高了风力发电机组的功率输出稳定性和可靠性；（3）对风力发电技术的推广和发展做出积极贡献；（4）撰写了一篇高水平的论文，发表在相关领域的国内外权威期刊或会议上。
《风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》
《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、引言随着全球能源结构的转型，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注和重视。
其中，变桨距技术是实现风力发电机组稳定、高效运行的关键技术之一。
本文将针对风力发电变桨距自抗扰控制技术进行研究，并探讨其参数整定方法，为风力发电技术的进一步发展提供理论支持。
二、风力发电变桨距技术概述风力发电变桨距技术是通过调整风力发电机组桨叶的安装角度，改变风能转化为机械能的比例，从而实现机组输出功率的稳定和高效运行。
自抗扰控制技术则是一种能够抵抗外界干扰，提高系统稳定性的控制策略。
因此，将自抗扰控制技术应用于风力发电变桨距系统中，对于提高机组的运行性能和可靠性具有重要意义。
三、自抗扰控制技术研究自抗扰控制技术是一种基于非线性控制理论的控制策略，其核心思想是通过引入扩张状态观测器（ESO）和状态误差反馈（SEF）等方法，对系统中的扰动进行实时观测和补偿，从而实现对系统的精确控制。
在风力发电变桨距系统中，自抗扰控制技术可以通过实时观测风速、风向等外界因素对机组的影响，调整桨叶的安装角度，使机组输出功率稳定在设定值附近。
四、参数整定方法研究参数整定是自抗扰控制技术中的重要环节，它决定了系统控制器的性能和稳定性。
针对风力发电变桨距自抗扰控制系统，本文提出了一种基于遗传算法的参数整定方法。
该方法通过遗传算法的优化过程，对自抗扰控制器的参数进行寻优，从而得到最优的控制器参数组合。
这种方法可以有效地提高系统的稳定性和响应速度，同时降低系统的超调量。
五、实验验证与分析为了验证本文提出的自抗扰控制技术及其参数整定方法的可行性和有效性，我们进行了大量的实验验证和分析。
实验结果表明，采用自抗扰控制技术的风力发电机组在变桨距系统中表现出良好的稳定性和响应速度。
同时，采用基于遗传算法的参数整定方法能够有效地优化控制器的参数组合，进一步提高系统的性能。
与传统的PID控制方法相比，自抗扰控制技术及其参数整定方法在风力发电变桨距系统中具有明显的优势。
定桨距风电机组控制系统的研究
旁路接触器吸合 ， 软并 网装置 被旁路开 关短路 从而退 出运行 ， 异 步发 电机 的输 出电流将不再经双 向晶闸管 ， 而是通过 已闭合 的旁
路接触器直接流入 电网 ， 时机组完成 整个并 网过 程 ， 入稳 定 此 进 运行状态 。如果在机组并网过程 中 ， 维持 时间过 程超过 ６ ， 组 ｓ机
１ 定 桨 距 风 力 发 电机 组简 介
定桨距 风力发电机组 的主要结构特 点是 ， 叶与轮毅的连接 桨 是 固定 的， 即当风速变 化时 ， 叶节距 角不能 随之 变化 。这一特 桨 点使得 ， 当风速高于风轮 的额 定风速 时 ， 桨叶必 须能 够 自动地将
功率限制在额定值 附近 ， 叶的这 一特性称为 自动失 速性能 。运 桨 行 中的风力发 电机 组在突甩负载的情况下 ， 桨叶 自身必须 具备制
图 ３ 控 制 系统 总体 工艺 图
电机并 网瞬 间的 冲击 电流控 制
在 允 许 的限 度 内 ， 般 为 １５— 一 ．
４ 控 制 系统 关 键 技 术
４ １ 停 机控 制 ．
停机控制是针对控制 系统检测 到的异 常情况 ， 按照轻重缓 急 的原则执行 的停机动 作 ， 要保护整 机 的安 全运行 ， 既 又要 让整 机 的损耗 降至最低 。控制 系统设计 了 ３种停 机模 式 ， 即正 常停机 、 紧急停机 和紧急安全链停 机。 （ ）安全链 回路是独立于主 控系统 ， １ 执行 紧急停 机逻辑 ， 所
图 ３所 示 。
外 的需要执行停 机过程 的故 障 ， 进行正常停机 。 正常停 机执 行的动作 ： ① 叶尖扰流器展开 ； ② 高速轴机械刹 车在转速较低 时抱 闸 ， 减少机械损耗 ；
③ 发 电机 在 同步转 速 附
《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、引言随着可再生能源的持续发展和全球环保意识的增强，风力发电已成为当前最受关注的清洁能源之一。
风力发电系统中的变桨距控制技术，对于提高风电机组的运行效率和稳定性，具有至关重要的作用。
本文将深入探讨风力发电变桨距自抗扰控制技术的相关研究，并对其参数整定进行详细分析。
二、风力发电变桨距控制技术概述风力发电的变桨距控制技术是通过调整风电机组叶片的桨距角，以实现对风能的捕获和输出功率的控制。
这种控制方式能够在风速变化时，保持发电机组的稳定运行，同时避免过载和机械应力对机组造成的损害。
自抗扰控制技术是一种先进的控制策略，其核心思想是通过对系统内外扰动的实时观测和补偿，实现系统的稳定控制。
三、自抗扰控制技术在变桨距系统中的应用自抗扰控制技术在风力发电变桨距系统中的应用，可以有效提高系统的抗干扰能力和动态响应性能。
通过实时观测和补偿系统内外扰动，自抗扰控制技术能够使变桨距系统在风速变化、负载扰动等情况下，保持稳定的运行状态。
此外，自抗扰控制技术还能有效抑制系统过载和机械应力，延长风电机组的使用寿命。
四、参数整定在自抗扰控制技术中的应用参数整定是自抗扰控制技术中至关重要的环节。
通过对系统参数的合理整定，可以使自抗扰控制器更好地适应风力发电变桨距系统的运行环境。
参数整定的主要目标是找到一组最优的控制器参数，使系统在各种运行条件下都能保持良好的动态性能和稳定性。
这通常需要通过对系统进行大量的实验和仿真，分析不同参数对系统性能的影响，从而找到最优的参数组合。
五、风力发电变桨距自抗扰控制技术的参数整定方法针对风力发电变桨距自抗扰控制技术的参数整定，可以采用以下几种方法：1. 试验法：通过在真实的风场环境下进行试验，观察系统在不同参数下的运行状态和性能指标，从而找到最优的参数组合。
这种方法虽然直观有效，但需要耗费大量的时间和资源。
2. 仿真法：利用仿真软件对风力发电变桨距系统进行建模和仿真，通过改变控制器参数，观察系统性能的变化，从而找到最优的参数组合。
定桨距机组的控制技术
定桨距机组的控制技术本文对定桨距风力发电机组的控制系统的特点以及控制策略分别进行详细介绍。
一、定桨距机组的特点并网型风力发电机组从20世纪80年代中期开始逐步实现了商品化、产业化。
经过30余年的发展，容量已从数十千瓦级增大到兆瓦级，定桨距（失速型）风力发电机组在相当长的时间内占据主导地位。
尽管在兆瓦级风力发电机组的设计中已开始采用变桨距技术和变速恒频技术，但由此增加了控制系统与伺服系统的复杂性，也对机组的成本和可靠性提出了新的挑战。
但是，定桨距风力发电机组结构简单、性能可靠的优点是始终存在的。
（一）定桨距风力发电机组的结构特点1.风轮结构定桨距风力发电机组的主要结构特点是桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。
这一特点给定桨距风力发电机组提出了两个必须解决的问题：一是当风速高于风轮的设计点风速即额定风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附近，因为风力机上所有材料的物理性能是有限度的，桨叶的这一特性被称为自动失速性能；二是运行中的风力发电机组在突然失去电网（突甩负载）的情况下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机。
早期的定桨距风力发电机组风轮并不具备制动能力，脱网时完全依靠安装在低速轴或高速轴上的机械刹车装置进行制动，这对于数十千瓦级的机组来说问题不大，但对于大型风力发电机组，如果只使用机械刹车，就会对整机结构强度产生严重的影响。
为了解决上述问题，桨叶制造商首先在20世纪70年代用玻璃钢复合材料研制成功了失速性能良好的风力机桨叶，解决了定桨距风力发电机组在大风时的功率控制问题；20世纪80年代又将叶尖扰流器成功地应用在风力发电机组上，解决了在突甩负载情况下的安全停机问题，使定桨距（失速型）风力发电机组在近20年的风能开发利用中始终占据主导地位，直到最新推出的兆瓦级风力发电机组仍然有机型采用该项技术。
2.桨叶的失速调节原理当气流流经上下翼面形状不同的叶片时，因突面的弯曲而使气流加速，压力较低，凹面较平缓面使气流速度缓慢，压力较高，因而产生升力。
基于风力发电的最大功率跟踪控制研究_沈加敏
2011.1246基于风力发电的最大功率跟踪控制研究沈加敏 王晓忠（江苏联合职业技术学院，江苏 无锡 214028）摘要：文章以直驱永磁同步风力发电机组为对象，建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG 数学模型，提出了风力发电机转速控制最大功率追踪算法和桨距角控制策略。
运用PSCAD/EMTDC 建立D-PMSG 仿真模型，对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真，结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。
关键词：风力发电；直驱永磁同步风力发电机组（D-PMSG）；转速控制；桨距角控制；最大功率跟踪控制中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0046-03风能作为一种清洁可再生能源，受到了世界各国的高度重视。
为满足经济高速增长对电力供应的需求，我国发改委制定了中长期能源战略规划，力争到2020年，风电装机容量达到3000万kW将替代2200万吨标准煤，同时使我国的风电设计、制造和管理技术达到国际先进水平。
因此发展风电已经是不可逆转的潮流，投资风电产业的企业目前应做的就是坚定信心，立足长运，充分研究，精心策划，积蓄力量准备迎接风电发展的高潮到来。
一、直驱风力发电系统数学模型直驱永磁同步风力发电系统（Directly Driven Wind Turbine with Permanent Synchronous Generator，D-PMSG）主要包括变桨距控制的风力机、永磁同步发电机（PMSG）、全功率变换器以及控制系统等四大部分。
其中全功率变换器又可以分为：机侧整流器（Generator-Side Rectifier，GSR）、直流环节（DC-link）和网侧逆变器（Grid-Side Inverter，GSI）。
直驱永磁同步风力发电系统结构图如图1所示：图 1 直驱永磁同步风力发电系统结构图下面介绍一下风力机的运行特性和功率调节特性。
《2024年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、引言随着全球能源结构的转型，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，越来越受到人们的重视。
在风力发电系统中，变桨距控制技术是提高风电机组性能和可靠性的关键技术之一。
本文将研究风力发电变桨距自抗扰控制技术，探讨其参数整定方法，以提高风电机组的发电效率和稳定性。
二、风力发电变桨距控制技术概述风力发电变桨距控制技术是通过调整风电机组叶片的桨距角，实现对风能的捕获和输出功率的控制。
在风速变化较大的情况下，通过调整桨距角，可以保证风电机组的稳定运行，同时避免过载和机械损伤。
自抗扰控制技术是一种先进的控制方法，具有较好的鲁棒性和抗干扰能力，适用于风力发电变桨距控制。
三、自抗扰控制技术研究自抗扰控制技术通过引入扩张状态观测器和非线性状态误差反馈，实现对系统状态的实时观测和误差的快速补偿。
在风力发电变桨距控制中，自抗扰控制技术可以根据风速和发电机输出功率的变化，实时调整桨距角，使风电机组保持最优的工作状态。
同时，自抗扰控制技术还可以有效抑制系统中的扰动和噪声，提高系统的稳定性和可靠性。
四、参数整定方法研究参数整定是自抗扰控制技术中的重要环节，直接影响着控制效果和系统性能。
针对风力发电变桨距自抗扰控制系统，本文提出了一种基于遗传算法的参数整定方法。
该方法通过优化控制器的参数，使系统在各种工况下都能保持较好的性能。
具体步骤包括：1. 建立风力发电变桨距自抗扰控制系统的数学模型；2. 设计遗传算法的适应度函数，以反映系统性能的优劣；3. 通过遗传算法对控制器参数进行优化，得到最优的参数组合；4. 将优化后的参数应用到实际系统中，验证其有效性。
五、实验结果与分析为了验证自抗扰控制在风力发电变桨距控制中的有效性及参数整定方法的准确性，本文进行了仿真实验和实际系统实验。
实验结果表明，采用自抗扰控制的变桨距系统在风速变化的情况下能够快速调整桨距角，保持发电机输出功率的稳定。
风力发电系统中的最大功率跟踪与优化控制
风力发电系统中的最大功率跟踪与优化控制随着环境保护意识的增强和对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
风力发电系统的核心是风力发电机组，其效率和稳定性对整个发电系统的运行起着至关重要的作用。
在风力发电系统中，最大功率跟踪与优化控制是提高风能利用效率的关键技术之一。
最大功率跟踪是指风力发电机组通过调整叶片角度、发电机转速等参数，以确保风力发电机组从风能中获取到尽可能多的功率。
最大功率点通常发生在风速的特定范围内，此时发电机的输出功率最大。
通过最大功率跟踪技术，可以提高风力发电系统的能量转换效率，从而提高风能的利用率。
为了实现最大功率跟踪，需要采用合适的控制策略。
常用的控制策略包括传统的PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，通过调节维持调节器中的比例、积分和微分参数，可以实现风力发电机组的最大功率跟踪。
模糊控制是一种基于经验的控制方法，通过将模糊数学理论应用于控制系统中，可以实现对风能的最大利用。
神经网络控制则是一种基于人工神经网络理论的控制方法，通过神经网络的学习和适应能力，可以实现对风力发电机组的最大功率跟踪。
除了最大功率跟踪，优化控制也是提高风力发电系统效能的重要技术。
优化控制通过分析和优化风力发电系统中的各个环节参数，使得整个系统的发电效率最大化。
优化控制可以从多个角度入手，如控制风力发电机组的叶片角度、转速、控制整个风力发电系统中的发电机组数量和布局等。
通过合理的优化控制，可以提高风力发电系统的整体效率，降低能源的损失。
在风力发电系统中，最大功率跟踪与优化控制有助于提高风能的利用率，并降低发电成本。
最大功率跟踪能够确保风能的尽可能高效利用，优化控制则可以从整体上提高风力发电系统的效率。
这将不仅对环境保护产生积极作用，也对电力供应系统的可靠性和可持续性产生重要影响。
然而，要实现风力发电系统中的最大功率跟踪与优化控制，并不是一件容易的事情。
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１ 风 力发 电 系统 动 态 模 型
根 据流 体 力 学 中气 流 的动 能 计算 公 式 ， 结 合 贝 兹 理论 风力 机轴上 的输 出机 械功率 为 ］ ：
Ｐ ＝ ７ ｒ 尺 ｃ （ 是 风 能利 用 的一 种 重 要 的 形 式 。近年来 ， 由于双 馈 风 力 发 电机 投 资成 本 低 且 控 制 灵 活等独 有 的技 术 优 势 ， 其 已经 成 为 了风 力 发 电
关 键词 ： 风 力发 电 ； 最大风能追踪 ； 最优 控 制 ； 定 桨 距
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８— ０ ８ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ７— ０ ０ ２ １ — ０ ３ 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｍ６ １ ４ 文献 标 志 码 ： Ｂ
风 能作 为一 种 清 洁 的 可再 生 能 源 ， 近 年 来 在 世
． ， ｄ ｔ ： Ｔ — — ０ ９ ｔ
‘
～
（ ４ ）
、
式中， 为 风力 机 的机 械转矩 ， 为风 力发 电 机 电磁 转矩 ， ． ， 为转 子 轴 系 转 动 惯 量 ， 为 风 力 发
・
２１ ・
贵 州 电力 技 术
第ｌ ６卷
电机 转子角 速度 ， 为阻尼 系数 。
风轮半 径 Ｒ＝ ２ ． ４ ｍ， 空气 密度 Ｐ ＝ １ ． ２ ５ ｋ ｇ ／ｍ
的主要 选择 。
风能具 有不稳定性 和随机 ｆ 生的特点 ， 控 制技术 是 风力 发 电机 组安 全 高效 运行 的关 键 ¨ 。风力 发 电机 组是 复杂多变量 非线性系统 ， 具 有不确 定性 和多 干扰 等特点 。近年来 随着风 电装机 容量 的增加 ， 机组性 能 和发 电质量成 为 大家 密切 关 注 的问题 。这 就对 风 电
按 照式 （ ８ ） 的 控制 率 ， 风 力 发 电 机 组将 能够 根
据 风速 信号 调 节 发 电机 电磁转 矩 ， 实 现 风 机 转速
（ ｃ Ｊ 跟踪 。
４ 仿 真 分 析
为 了 验证 本 文 所 提 控 制 策 略 的正 确 性 及 优 越
性， 选 取某 ４ ｋ Ｗ 风 电机 组 作 为研 究 对 象 ， 进 行 仿 真 研究 ， 仿真 参数如 下 ：
机组 的机 械和 电气 动态特性 ， 提 出 了变 速风力 发 电机
当风 力 发 电机 组 在 运 行 于 额 定 风 速 以下 运 行
时， 令 ＝０即可 。
风力 机 的机械 转矩 为 ：
＝ ６ ０ ＝
二
组 的非线 性 自适 应 控 制 。文献 ［ ５ ］ 采 用 自适 应 控 制
２ ０ １ ３年 ７月 第 １ ６卷 第 ７期
２ ０１ ３，Ｖｏ ｌ ，１ ６，Ｎｏ ． ７
贵州 电力技术
ＧＵＩ ＺＩ － Ｉ ＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ ＯＷ ＥＲ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
发 电研 究
Ｐｏ ｗｅ ｔ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
定 桨 距 风 力 发 电机 组 最 大 风 能 追 踪 优 化 控 制 研 究
这一 问题 ， 采用最 优控 制 理论 的思想 ， 设计 风 电机组 的优化控 制策略 。
言， 其 结构 较简单 ， 如 图 １所 示 ， 其 组 成 部分 主要 有 风力 机及 其转子 、 变 速传 动装 置 （ 齿轮箱） 和 发 电机 转子 。采 用单 质量块 模 型进行 建模 ， 其运 动方 程为 ：
机运行性 能优 良。文献 ［ ２ ］ 采用基 于电功率反馈控 制
＿ ０ ． ２ ２ （ － ０ 一 ＿ ５ ） ｅ 一
式中： １ ＝
一
（ ２ ）
。
策略 ， 可 避免风速 测量 不准 确 的问题 。文 献 ［ ３ ］ 将 风 电系统进 行线性 化处理 ， 实现 了风 电系统在模 型存 在 误差情 况下 的最 大风能捕获 。文献 ［ ４ ］ 根据风力发 电
蒋婷婷
（ 贵 州大学电气工程学院 ， 贵１ ， １ １贵 阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ）
摘
要： 最大 风 能 追踪 是 风 电控 制 系统 的主要 目标 之 一 ， 对 于风 力发 电具 有 重要 的 意 义 。该 文 采 用 优 化 控 制 理 论 ， 提
出了额 定 风 速 以 下发 电机 组 最 大风 能 追 踪优 化 控 制 策略 。并 对 ４ ｋ Ｗ 风 电机 组 进 行 了风速 突 变情 况 下 的仿 真 研 究 ， 通 过 对发 电机 电磁 转矩 的优 化控 制 ， 可 以 实现 对 风 能 的 快速 追 踪 ， 仿 真 结果 验 证 了所提 出 的优 化控 制 策 略 的有 效 性 。
器， 以改 善风力发 电机 组在较大 运行范 围 中风能利 用
７ ｒ Ｒ Ｃ ｒ
（ ３ ）
式中： Ｃ ＝ Ｃ 。 ／ Ａ为转 矩系 数 。 风 力 发 电机 组 的轴 系 相 对 于 汽 轮 发 电机 组 而
系数 的衰减特性 。文献 ［ ６ ］ 采 用 双模 控制 结构 ， 实 现 了最大风 能捕获 。文献 ［ ７ ］ 采 用神 经 网络 模 型 ， 建立 了最优参 考模型 ， 取得 了 良好 的控制效 果 。这些 控制 策略虽然 在一定程度 上改进 了控 制效果 ， 但是 它们 均 是考虑某个 因素对风 电机组运行 的影 响来进 行设计 ， 因此不能保 证 风 电机组 整体 性 能 的最 优 。为 了克服
式中， Ｐ为空 气 密 度 ， Ｒ为 风轮 半 径 ， 为上 游
风速 ， Ｃ 为风 能利 用 系数 。
对 于变浆 距风 力机 Ｃ 不 仅与 叶尖速 比 （ Ａ＝
） 有关 ， 而且与 浆距 角 有关 。
机组 的设 计 和控 制提 出了更 高的要求 ， 主要 体现在 如 何使得 机组运行 高效 、 承受 载荷小 、 输 出功 率平稳 、 整