田 德，陈忠雷，邓 英

基于复合MPC算法的风电机组降载控制

田 德，陈忠雷，邓 英

（华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206）

随着风电机组单机容量的不断增大，风电机组的关键部件承受的载荷也越来越大，对风电机组可靠性的要求也越来越高，因此，要求风电机组控制策略与技术，既能实现功率优化控制，又能实现降载控制。研究基于模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）理论，设计了一种基于风电机组多控制目标的运行区间划分方法的风电机组复合模型预测控制（Multi Model Predictive Control，Multi MPC）控制器。首先建立基于Matlab和TUV GL bladed的联合实时仿真平台，将MPC控制器与传统PI控制器进行对比分析，并以DUV GL Bladed软件中2 MW双馈式风电机组非线性模型作为研究对象，对Multi MPC控制器、MPC控制器和传统的比例积分微分（Proportional Integral Differential，PID）控制器进行了降载控制仿真分析。研究结果表明，Multi MPC控制器能够减小风电机组转速波动幅度，抑制转速超调量，降低传动链的载荷；能够抑制桨距角的波动幅度和变化速率，降低变桨距机构的运行载荷，提高机组运行可靠性。

模型；控制算法；风电机组；降载控制器

0 引 言

2019年全球新增风电装机容量为60.4 GW，较2018年增长19%，风电在全球总电力供应中占的比重也逐年上升[1]。风电机组是将自然风中的动能转化为电能的设备[2]。自然风具有很强的波动性，主要体现在风速范围宽、风扰动大、非线性等方面[3]，其作用于风电机组，易造成风电机组变桨距系统和传动链系统载荷突变[4]。随着单机容量不断提升，风电机组变桨距和传动链系统的载荷控制技术也越来越受到相关科研与技术人员的高度重视[5]。……