一定成果。
对于变桨系统输入输出的耦合问题,通过分析输入输出变量的解耦关系对独立变桨方案进行了设计,并建立双馈形式线性函数的独立变桨方案,最后通过对统一变桨、独立变桨进行了对比仿真,结果证明了双馈形式线性函数控制方案效果更好6。
针对风的不对称性引起的偏航力矩载荷问题,通过建立风电机组的空气动力学模型,采用坐标变换的方法把载荷转换成线性模型,并且建立了独立变桨控制器。仿真设计环节,将风剪切变作为被控输入量之一,设计了两个独立的比例积分微分控制器,并使用Matlab软件进行了仿真验证7。
采用了模糊比例积分微分参数自整定方法制定的变桨控制方案,在Matlab仿真软件中设计独立变桨控制器。得出采用模糊比例积分微分的控制方法,能够实现对风电机组功率控制的要求。同时通过比较独立变桨控制和统一变桨控制的控制方法证明了独立变桨控制要具有更好的功率输出特性8。
3当今世界变桨控制技术面临的主要问题
随着全球风电技术的快速发展,风电核心技术的变桨控制技术也不断推出新的概念、思想。从早期的液压变桨技术到如今的电动变桨技术,变桨控制的发展也遇到了瓶颈,如果要变桨控制技术再上一个新的高度则需要全面研究以下内容:
(1)一般风电机组是一个包含有多个的高度非线性系统,非线性特性中以叶片非线性特性特别突出。在不能准确地建立叶片模型的情况下设计出简洁的控制逻辑,并且动态特性满足设计需求的控制器是一个难题。
(2)风速也是一个高度非线性的因素,具有随机性和波动性,导致很难建立一个与自然风况完全匹配的风速模型。因此,要从自然风况中抽象出关键因素建立适合机组的风速仿真模型,体现出各种复杂风况,也是该项研究的一项重要内容。
(3)风电机组到达额定转速前和额定转速后的控制策略的变化,会对一定程度的影响机组的发电功率、载荷波动等指标,会影响机组运行稳定性。因此需要实现两个控制策略间的平滑过渡。
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(4)统一电动变桨控制能够实现机组在额定风速以上时平稳的功率输出,但对载荷的控制能力较差。因此在额定风速以上既实现功率稳定输出又能实现叶轮及整机载荷的控制也是变桨控制研究的重要方向。
4结语
当前,世界主流风力发电机组已经飞速向更高兆瓦的单机容量进军的趋势,导致叶片长度及塔筒高度等数据激增。这就使得风剪以及湍流等因素对机组的载荷影响愈加明显。
变桨系统除了吸收风能,更为关键的是它通过不断控制桨叶角度调节机组发电机r