卢秀和,耿聪

(长春工业大学 电气与电子工程学院,吉林 长春 130012)

1 引言

针对变桨距风力发电系统桨距调节控制器的数学模型复杂,受参数变化和外部干扰严重,具有非线性、时变、强耦合的特点,在设计数学模型的最优反馈控制器时,常基于对过程动态模型求逆的方法来实现,此时虽然能获得较理想的调节性能,但是这种逆模型受过程内在的限制一般不易实现。而内模控制由于其设计简单、控制性能好且具有系统分析方面的优越性等,已成为提高常规系统设计水平的有力工具。但在实际系统中由于需要加入过程模型模块,而使其又具有一定的应用难度。内模控制的PID(IMC-PID)控制不仅降低了内模控制应用的难度,而且与经典PID控制相比,内模控制仅有一个整定参数,参数调整与系统动态品质和鲁棒性的关系比较明确,对解决复杂系统的控制分析具有明显的优越性[1]。

2 变桨距控制器的IMC-PID数学模型建立

风力发电机投入电网以后,由于变桨距系统的响应速度受到限制,对快速变化的风速,仅通过改变桨叶节距角(以下称为桨距)来控制输出功率的效果并不理想。因此,本文设计的变桨距控制器在进行发电机功率控制的过程中,其功率反馈信号不再作为直接控制桨距的变量,而是由风速和发电机转速作为变桨距控制的基本参量。当风速高于额定风速时,允许发电机转速升高,将瞬变的风能以风轮动能的形式储存起来,转速降低时,再将动能释放出来,并跟随优化的桨距和风速关系,控制风机桨距从而使功率曲线达到理想的状态。……