风力发电机组变桨控制系统分析

介绍了风力发电机组变桨系统的工作原理;研究了兆瓦级风力发电机组变桨距控制机构,对液压变桨距机构和电变桨机构的结构和各部分的功能作用做了详细的分析。

风电机组变桨控制系统故障识别

变桨控制系统是风电机组系统中控制算法比较复杂、设备故障发生频繁的子系统。当风机出现故障并发生停机状况时,数据采集系统和监视控制系统会显示出具体的故障信息,这种具体的故障信息会有多项内容,并且会在风电机组定位故障种类、确认检修方式、及时恢复生产等方面带来很多不利影响。因此,靠非线性状态估计的风电机组变桨控制系统的故障识别功能,能够及时排除风电机组的故障,提升风电机组的稳定性,提高风电机组发电性能。该文主要是基于非线性状态估计技术作为风电机组变桨控制系统的数据挖掘方法,分析风电机组变桨控制系统运行的趋势及故障类型。

早期风力发电机组变桨控制系统的改造

随着风电行业信息化需求的不断提高,提出华电天仁制设备有限公司早期的TR-1.5G系列低压变桨控制系统改造方案,使风机具备更丰富数据的接口能力,为风电机组信息化管理提供了良好的解决方案。

基于PLC风力发电机变桨控制系统设计

针对风力发电机在运行过程中,风速不断变化,随机性较强,使得风力发电机的输出功率不断产生波动,设计了基于PLC风力发电机变桨控制系统,该系统能够通过变桨控制实现机组输出功率趋于稳定。文章介绍了风力发电机的基本构造和工作原理,设计了变桨控制系统的总体方案,并对该系统组成的硬件和软件部分分别进行了选型和设计,根据控制要求选择了伺服电机和风速传感器等硬件电路;由于PLC故障概率低,可靠性较高,维护使用方便,设计选择西门子S7-200PLC作为变桨系统总控制单元。最后将此控制系统经过仿真调试后,能够实现预期的变桨控制要求,以达到风能的高效利用,验证了此设计软件和硬件的合理性。

针对风机变桨距控制系统隐蔽攻击的防御方法研究

伴随信息化程度不断提高,隐蔽攻击将对风机变桨距控制系统构成威胁。为此,设计了一种防御结构。将攻击信号对被控对象的影响反馈给控制器,由控制器实时调节控制输出信号,进而防御隐蔽攻击。分别在有攻击和无攻击场景下分析了采用防御结构后系统的稳定性。仿真结果显示,在隐蔽攻击时间段内,采用防御结构后,风机输出功率与设定值的平均误差为0.004 MW;在无攻击时间段内,风机输出功率与原系统保持一致。该结果说明,防御结构有效。

变速恒频风力机组变桨距控制系统

在风力机空气动力学特性分析的基础上 ,讨论了变速恒频风力机组变桨距机构在低于额定风速阶段和高于额定风速阶段的不同控制策略。将模型与控制方法相结合的数字仿真表明 ,控制曲线与预期要求一致。具体设计了变桨距机构液压控制方案和电机控制方案 ,并提出了高油压冗余式电液比例变桨距机构的设计思路。

大型风机变桨距控制系统的研究

根据变桨执行机构不同,分析了液压变桨距系统和电动变桨距系统。从结构、原理、控制器设计等方面对两种变桨系统进行研究,并分别利用SimHydraulics和Simulink建模,仿真结果验证了建模和系统设计的正确性,直观反映了变桨距控制系统的动态特性,为大型风电机组的全工况仿真奠定基础。变桨距系统的控制器设计,为大型风电机组的研制提供有力的理论支持,为实际风场中变桨距控制系统提供参考依据。

变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制

变桨永磁伺服系统一般通过位置传感器获取精确的转子位置和速度信号,实现对变桨永磁伺服电动机的控制,驱动桨叶转动到指定位置。但考虑风电环境的复杂性,许多不确定因素影响机械式传感器可靠性和耐用性,因位置传感器故障导致的风电机组长时间停机会带来巨大的经济损失。研究了一种位置故障情况下风电变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制方法。采用滑模观测器实现系统中高速的稳定运行,为了弥补该方法零低速的缺陷,低速时采用了一种改进型脉动高频信号注入法,实现了变桨永磁伺服电动机全速范围的调速控制,提高了系统稳定性,并通过仿真模型验证了该方法的有效性和合理性。

带自适应模糊神经网络补偿的自耦合PI在风力机变桨控制中的应用

风力机对于风能的捕获主要依靠主控制器和执行机构之间的协同工作。然而风速的幅值和方向是时刻变化的,它的这种非线性特性给能量转换带来了挑战。针对该问题,文章设计了一种基于混合控制方案的变桨距系统,用于超风速下功率吸收的恒定。所提方法利用一种新颖的自耦合PI获取转子速度跟踪性能。而风速的随机性变化被视为一个外在扰动,采用自适应模糊神经网络对其进行补偿控制。为了验证该变桨距控制系统的性能,在Matlab/Simulink中搭建了2 MW直驱式风机模型,并与传统的PI控制器进行仿真对比。仿真结果表明,文章所提算法在转子速度跟踪和输出功率恒定控制等方面拥有比传统PI更为优异的性能。

基于Wiener模型的风力发电系统变桨距控制

风力发电系统具有非线性强和波动性大的特点,如何在风速随机变化的工况下,快速地将风电机组输出功率控制在额定范围内是风电系统控制面临的重大难题。针对5 MW风电机组的变桨距控制问题,提出一种基于Wiener模型的风力发电系统变桨距控制方案。根据Wiener模型线性和非线性环节可分离的特殊结构,通过计算非线性环节的逆,构造具有线性性质的广义风电系统被控对象,将风电系统非线性变桨距控制问题简化为线性模型控制问题。采用独立可分离信号分步辨识风电机组Wiener模型,可以更加精准地预测风电机组输出功率。仿真实例表明:该控制方法有效地提高了变桨距系统的控制效果。

基于交流异步伺服技术的风电机组变桨系统

介绍了风力发电机组变桨控制系统的工作原理和基本组成,分析了目前风电机组变桨系统采用的伺服系统,进而提出了符合技术发展趋势的基于交流感应伺服技术的风电机组变桨控制系统方案,对适用于风电变桨系统的交流感应伺服系统的特点进行了探讨,对交流伺服驱动器故障时的辅助控制措施提出了解决方案,该变桨系统方案已应用于某国产风电机组变桨控制系统。

模糊前馈与模糊PID结合的风力发电机组变桨距控制

大型变桨距风电机组在额定风速以上通常采用PID控制器调节机组桨距角以达到功率恒定的目的,但由于从额定风速到切出风速之间的风速变化范围很大,一组固定的PID参数难以在不同风速下均有好的控制效果。该文在分析PID变桨距控制器缺点的基础上,提出模糊前馈与模糊PID结合的新型变桨距控制方法。模糊PID控制器能够保证在不同风速下均有较好的控制结果,而模糊前馈控制器则能够根据风电机组的桨叶气动特性,在额定风速以上的不同风速段,根据风速给出不同的适当的前馈桨距角,实现动态前馈补偿,提高控制系统的响应速度。对一个300kW的变桨距风电机组的仿真表明,该方法在额定风速以上的不同风速段都能够有效地减小系统的超调量,缩短调节时间,具有较为满意的控制效果。

风电机组非线性前馈与模糊PID结合变桨距控制研究

针对风电机组的强非线性和时滞特性,提出将非线性前馈与模糊PID结合的新型变桨距控制方法,以克服传统PID变桨距调节系统在额定风速以上难以达到满意效果的缺点.根据桨叶的气动特性,采用数值计算和多项式曲线拟合的方法得到桨距角与风速的非线性模型,并以该模型为基础设计了非线性前馈控制器.对某300 kW变桨距风电机组的仿真表明:新方法在额定风速以上的不同风速段都能够有效地减小系统的超调量,缩短调节时间,具有较满意的控制效果.

基于冗余可恢复CAN总线的风电变桨控制

本文主要阐述了基于冗余可恢复CAN总线的风力发电变桨控制系统的功能结构,给出了冗余CAN总线硬件的实现过程,以及软件上冗余与恢复的机制,最后对CAN总线的切换进行了试验。

基于LADRC的变桨距风电机组启动控制

当变桨距风电机组以最大风能利用系数进行机组升速并网时，由于此时发电机电磁转矩为零，风轮将处于加速状态，同期时间较长会造成电机超速，而引起并网失败。再加上大型风电机组具有较严重的非线性等特点使得传统PID控制难以取得良好的控制效果，鉴于此，本文利用线性自抗扰控制技术的优势，设计了线性自抗扰控制的变桨距控制方法。通过仿真表明该方法具有良好的控制效果。

基于分数阶微积分的风力发电机的变桨距控制方法研究

在分数阶微积分理论的基础上,研究了风力发电机变桨距液压控制系统控制策略,并运用Matlab的Simulink工具仿真,分析各个控制策略对风力发电机的变桨距液压控制效果。仿真结果表明,与整数阶PID控制器相比,该系统在分数阶PIλDβ控制器控制下整个闭环系统具备较好的动、静态性能,说明分数阶PIλDβ控制器控制性能的优越性。

基于分数阶微积分的风力发电机变桨距控制方法研究

针对含有较大时滞的风力发电机变桨距液压控制系统,基于分数阶微积分控制方法,设计了考虑时滞和相关鲁棒性的PIλDβ控制器。实验仿真结果表明,与整数阶PID控制器相比,该系统在分数阶PIλDβ控制器控制下整个闭环系统具备较好的动、静态性能,说明分数阶PIλDβ控制器控制性能的优越性。

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。

风力发电机组紧急变桨测试典型故障检查及处理方法探讨

介绍了变桨距风力发电机组的特性,变桨距风力发电机组工作原理,根据一起故障事件引入对电控变桨距系统的优化改进。

基于双模糊PID控制策略的风力发电机组变桨系统研究

针对风速测量不精确、变桨距控制参数不确定性及风机模型的复杂非线性等问题,提出双模糊PID变桨距控制算法。该算法在不需要建立精确模型的前提下,在风机并网前利用模糊PID控制策略在线整定风机转速,在达到额定功率时再次利用模糊PID控制策略在线对变桨距控制参数进行最优调整。以设计双模糊PID变桨距控制器为基准,从响应速度、控制精度及算法稳定性方面,通过Matlab仿真验证改进的PID算法的效果。仿真结果表明,在全风速范围内,相对于风速仪测量风速及传统的PID变桨距控制算法,改进后的双模糊PID算法测量精度更高,预期效果更好,有效提高了变桨距系统的控制效果。