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大功率风力发电机在全工况下的独立变桨距控制策略研究 被引量：6
1
作者 金鑫 熊海洋 +2 位作者 夏宗朝 何玉林 杜静 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期14-19,共6页
研究在全工况下如何通过独立变桨距来减小机组关键零部件的疲劳载荷,考虑风剪造成的1 P不平衡载荷,采用LQR方法设计风力发电机的独立变桨距控制器,由于单纯采用基于状态空间的独立变桨距控制导致系统鲁棒性较差,因此引入带增益调度的统... 研究在全工况下如何通过独立变桨距来减小机组关键零部件的疲劳载荷,考虑风剪造成的1 P不平衡载荷,采用LQR方法设计风力发电机的独立变桨距控制器,由于单纯采用基于状态空间的独立变桨距控制导致系统鲁棒性较差,因此引入带增益调度的统一变桨距控制,在统一变桨距的基础上附加独立变桨距。以5 MW变速变桨距风力发电机组为验证对象,基于NREL开发的FAST软件与Matlab 7.1/Simulink平台,在Simulink中实现风力发电机控制,并将控制信号返回FAST进行风力发电机的非线性仿真,在全工况下对独立变桨距控制策略与统一变桨距控制策略进行仿真验证。结果表明:相对统一变桨距控制,所提出的在全工况下带增益调度的独立变桨距控制,在保证额定转速下保持稳定的电功率输出的同时,能有效降低零部件疲劳载荷。 展开更多
关键词 全工况 LQR 增益调度 独立变桨距控制 疲劳载荷
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漂浮式海上风力发电机组独立变桨距控制技术研究 被引量：15
2
作者 鲁效平 李伟 林勇刚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期600-608,共9页
主要研究了漂浮式海上风力发电机组的独立变桨距控制技术。首先概述了当前海上风电的发展情况,重点介绍漂浮式海上风力发电机组,分析了漂浮式平台的流体动力学和运动学特征,建立了平台的模型方程。借鉴陆上风力发电机组独立变桨距控制... 主要研究了漂浮式海上风力发电机组的独立变桨距控制技术。首先概述了当前海上风电的发展情况,重点介绍漂浮式海上风力发电机组,分析了漂浮式平台的流体动力学和运动学特征,建立了平台的模型方程。借鉴陆上风力发电机组独立变桨距控制器的控制策略,将平台的纵摇、艏摇和发电机的输出功率作为变桨距控制器的控制目标,针对风力发电机的非线性设计了专家PID控制器,利用d-q坐标变换技术将控制量分配到3个桨叶。为了验证控制器的可行性,在国外成熟的风力发电机非线性模型FAST上进行仿真试验,将结果与不对平台运动进行控制时和采用统一变桨距控制器时的结果进行对比,对比结果表明独立变桨距技术能有效减小平台的纵摇运动,并且对输出功率的影响较小。 展开更多
关键词 海上风力发电机 漂浮式平台 独立变桨距控制 流体力学模型 专家PID 纵摇角度控制
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基于前馈补偿方位角权系数的分程独立变桨距控制研究 被引量：10
3
作者 姚兴佳 刘玥 郭庆鼎 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期532-539,共8页
依据风速特性及桨叶的空气动力学分析得到独立变桨距控制的基本控制规律,提出基于前馈补偿的方位角权系数分程独立变桨距控制,此控制方法采用方位角权系数分配分别对3个桨叶的桨距角进行调整,实现独立变桨距控制,然后根据前馈补偿理论... 依据风速特性及桨叶的空气动力学分析得到独立变桨距控制的基本控制规律,提出基于前馈补偿的方位角权系数分程独立变桨距控制,此控制方法采用方位角权系数分配分别对3个桨叶的桨距角进行调整,实现独立变桨距控制,然后根据前馈补偿理论对变桨距过程进行分程独立变桨距控制。在Matlab中进行仿真。仿真结果表明,该控制方法不仅可实现风力机的独立变桨,在稳定输出功率的同时减小桨叶的拍打振动,且可避免由于全程独立变桨距桨叶调节频繁所引起的电动变桨执行电机因过热损坏的问题。控制方法简单,更适合用于独立动作的电动变桨距执行机构。 展开更多
关键词 风力机 独立变桨距控制 前馈补偿 方位角权系数 分程变桨
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大型风电机组多变量LQG最优独立变桨距控制 被引量：7
4
作者 田艳丰 王哲 张纯明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2010-2015,共6页
针对大型风电机组的不平衡载荷的突出问题,提出基于前馈-反馈结构的多变量二次高斯函数(LQG)最优独立变桨距控制策略。多变量控制器由LQG最优控制器和基于风速信号估计的前馈扰动补偿控制器组成。针对系统的随机不确定性,设计了多变量LQ... 针对大型风电机组的不平衡载荷的突出问题,提出基于前馈-反馈结构的多变量二次高斯函数(LQG)最优独立变桨距控制策略。多变量控制器由LQG最优控制器和基于风速信号估计的前馈扰动补偿控制器组成。针对系统的随机不确定性,设计了多变量LQG最优反馈控制器;而前馈控制器侧重于补偿风速低频分量对风轮力矩的影响。采用扩展卡尔曼滤波器来实现对系统状态及有效风速的俯仰方向和偏航方向分量的无差估计。仿真结果表明,与传统的标量PI独立桨距控制相比,多变量LQG最优独立变桨距控制策略具有更好的减载效果。 展开更多
关键词 风电机组 独立变桨距控制 载荷 多变量LQG控制 前馈控制 最优控制
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基于粒子群优化的无载荷传感器风电机组独立变桨距控制 被引量：2
5
作者 高峰 郭鹏 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期784-789,共6页
提出一种利用预测载荷进行独立变桨距控制的方法,应用叶素理论进行载荷预测,对测量风速以及受风剪效应和塔影效应影响的轮毂风速进行修正,使载荷计算更加准确;应用粒子群算法进行桨距角优化控制,优化搜索中通过对目标函数的选取和相关... 提出一种利用预测载荷进行独立变桨距控制的方法,应用叶素理论进行载荷预测,对测量风速以及受风剪效应和塔影效应影响的轮毂风速进行修正,使载荷计算更加准确;应用粒子群算法进行桨距角优化控制,优化搜索中通过对目标函数的选取和相关参数的设定保证控制的实时性.应用Bladed软件对某1.5MW变桨距风电机组进行仿真.结果表明:所提出的独立变桨距控制方法可在保证功率控制的同时实现载荷控制,能有效减小风轮不均衡载荷,降低机组疲劳载荷. 展开更多
关键词 风电机组 独立变桨距控制 叶素理论 粒子群优化
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基于NMPC-PID的风力机独立变桨距控制策略研究 被引量：6
6
作者 王多睿 王维庆 蔡鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2520-2526,共7页
针对独立变桨风力发电机组叶片承受的不平衡载荷,尤其是随机性载荷问题,通过对其桨距角控制原理以及桨叶载荷数学模型的分析研究,提出结合神经网络、模型预测控制和自适应PID(NMPC-PID)的复合控制策略。采用Coleman坐标变换将叶片不平... 针对独立变桨风力发电机组叶片承受的不平衡载荷,尤其是随机性载荷问题,通过对其桨距角控制原理以及桨叶载荷数学模型的分析研究,提出结合神经网络、模型预测控制和自适应PID(NMPC-PID)的复合控制策略。采用Coleman坐标变换将叶片不平衡载荷分解为俯仰载荷和偏航载荷,跟据桨叶载荷的变化,对桨叶桨距角进行实时控制,以达到减小风电机组桨叶不平衡载荷的目的。以某2 MW风力发电机作为验证对象进行仿真研究,结果表明,当风速达到额定值以上时,该控制策略能降低桨叶所受不平衡载荷,减小转矩波动,提高风力机工作效率。 展开更多
关键词 风电机组 独立变桨距控制 神经网络 模型预测控制 载荷
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风力发电系统权系数独立变桨距矢量控制 被引量：1
7
作者 肖成 冯登超 +1 位作者 闫晓金 赵婉丽 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第6期805-808,共4页
风电系统具有多变量、非线性以及不确定等特点,为了减小叶片不平衡载荷造成的机组疲劳和振动,在2 MW风力发电系统中采用了基于权系数的独立变桨距矢量控制。在MATLAB软件中建立机组的数学模型,与统一变桨距系统的控制效果进行比较,通过... 风电系统具有多变量、非线性以及不确定等特点,为了减小叶片不平衡载荷造成的机组疲劳和振动,在2 MW风力发电系统中采用了基于权系数的独立变桨距矢量控制。在MATLAB软件中建立机组的数学模型,与统一变桨距系统的控制效果进行比较,通过仿真验证了权系数独立变桨距矢量控制方案的合理性和优越性。 展开更多
关键词 风力发电机组 独立变桨距控制 权系数 矢量控制 MATLAB仿真
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独立变桨距风力发电机系统辨识研究 被引量：3
8
作者 鲁效平 李伟 +1 位作者 林勇刚 刘宏伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1002-1009,共8页
主要研究了独立变桨距风力发电机的系统辨识技术。针对风力发电机系统的非线性,以风速为依据将运行过程分为若干工作点,对每个工作点的线性模型进行辨识;针对独立变桨距控制输入输出的周期性变化,将节距角信号分解为平均分量和差动分量... 主要研究了独立变桨距风力发电机的系统辨识技术。针对风力发电机系统的非线性,以风速为依据将运行过程分为若干工作点,对每个工作点的线性模型进行辨识;针对独立变桨距控制输入输出的周期性变化,将节距角信号分解为平均分量和差动分量,并将3个周期变化的差动分量通过d-q坐标变换转换为时不变的d轴分量和q轴分量;针对辨识过程中的有色噪音,采用增广的最小二乘法(RELS)对系统进行无偏一致的估计。辨识实验的对象采用成熟的非线性风力发电机模型FAST,在Matlab/Simulink中搭建了辨识实验系统。模型验证结果显示,辨识模型在工作点能很好地拟合原系统的特性,同时也可看出,辨识模型实现了对输入输出的自动解耦,可方便地进行变桨距控制器设计。 展开更多
关键词 独立变桨距控制 风力发电机 系统辨识 d-q坐标变换 RELS 解耦控制
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风电机组电动变桨距控制系统的优化研究 被引量：2
9
作者 张英 吉小康 魏晓华 《工矿自动化》 2011年第2期43-48,共6页
由于风速的随机性、不稳定性及气动效应的影响,使得风力发电机组变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,难于实现高精度控制,导致风电机组输出电能质量较差。为了改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,分析了风电机... 由于风速的随机性、不稳定性及气动效应的影响,使得风力发电机组变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,难于实现高精度控制,导致风电机组输出电能质量较差。为了改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,分析了风电机组变桨距控制系统的现状,建立了整个风电机组模型,提出了优化的变桨距控制策略,并设计了基于模糊控制的变桨距控制器。仿真结果表明,独立变桨距控制技术的控制效果比统一变桨距好,实现了风力机各叶片的优化独立变桨距控制,优化了风力发电系统在超过额定风速时的恒功率控制,具有抗干扰能力强、控制精度高的特点。 展开更多
关键词 风力发电机组 优化控制 模糊控制 电动变桨距控制 统一变桨距控制 独立变桨距控制
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基于载荷优化的大型风电机组μ-synthesis鲁棒控制 被引量：2
10
作者 姚兴佳 谢洪放 +2 位作者 朱江生 刘颖明 王晓东 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1369-1374,共6页
基于结构奇异值μ理论,针对大型风电机组柔性结构不确定性,提出动态载荷控制系统的鲁棒控制器设计方法。考虑结构的模态参数不确定性和高阶未建模动态,通过选取适当加权函数分离出系统的不确定部分,设计独立变桨距鲁棒μ控制器,用DK迭... 基于结构奇异值μ理论,针对大型风电机组柔性结构不确定性,提出动态载荷控制系统的鲁棒控制器设计方法。考虑结构的模态参数不确定性和高阶未建模动态,通过选取适当加权函数分离出系统的不确定部分,设计独立变桨距鲁棒μ控制器,用DK迭代算法求解控制器,以使闭环系统同时满足鲁棒性和稳定性要求,利用Matlab/S4WT软件进行仿真试验验证,仿真结果表明对载荷振动有很好的抑制效果。 展开更多
关键词 载荷控制 结构奇异值理论 独立变桨距控制 鲁棒性能 不确定性
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