多模型预测函数控制及其在槽式光热发电中的应用

太阳能集热系统是槽式光热发电系统中的核心部分,但该集热系统具有扰动多、大滞后和大惯性等控制难点。针对这些控制难点,建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型,并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统,上述控制策略具有以下3方面特点:(1)可以解决被控对象的大滞后、大惯性问题;(2)对预测函数控制策略中的约束条件进行简化,无需进行二次规划计算,使得计算量大大减小,并易于实现工程应用;(3)结合多模型策略解决控制对象的非线性问题。研究结果表明:预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略;与未简化的多模型预测控制相比,简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%,但计算量大大降低,控制器的实时性也得到增强。

基于轴承温度模型的风电机组故障预测研究

采用风电机组状态监测技术可有效提高机组运行的安全可靠性。轴承是风电机组能量传递的重要部件,轴承的状态评估对机组安全运行具有重要意义。文章基于主成分分析方法,选取影响机组轴承温度的参数,提出了改进的线性回归径向基函数神经网络方法,建立了正常运行状态下轴承的温度预测模型;通过机组运行数据的分析比较,采用滑动窗口残差统计方法对机组运行状态进行实时监视评价发现,发电机出现异常时,轴承温度呈现上升趋势,残差值超过设定的置信区间,从而能实现对故障的有效预测。文章的研究结果可为风电机组的安全高效运行提供参考。

限功率控制下风电机组叶片疲劳损伤研究

基于叶素-动量理论计算风电机组叶片气动载荷,建立其疲劳载荷模型;将叶片简化为悬臂梁,采用雨流计数法、Goodman经验公式和Miner线性累计损伤理论计算风力机叶片疲劳损伤和等效疲劳载荷;根据2种限功率控制策略计算不同限功率水平和湍流强度下风力机叶片单位时间的疲劳损伤量,分析限功率运行工况对叶片疲劳损伤的影响。结果表明,新型限功率控制策略可减少变桨系统的动作频率和动作幅度,但其稳定运行状态对叶片的疲劳损伤量大于传统限功率控制策略。最后通过三维函数拟合得到疲劳损伤函数,可应用于限功率条件下风电场优化调度。

基于发电成本和疲劳均匀性的风电场有功功率控制策略研究

针对限功率工况下风电场机组有功分配问题,文章建立了机组发电成本模型和综合疲劳模型。采用改进的粒子群优化算法,在风电场各机组风功率预测信息的基础上,以风电机组疲劳均衡、单位发电成本最低为目标,以功率平衡、出力限制、开停机时间限制等为约束条件,研究限电情况下风电场内有功控制优化策略。最后,对比3种分配方案下风电场的有功总出力、发电成本和疲劳均匀性,分析限功率控制下风电场典型机组的有功出力特征,结果表明,同时考虑发电成本和疲劳均衡条件的优化策略在有效降低成本的基础上能够保证机组间的疲劳均衡,从而降低机组维修频率。