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1、调节控制器用于双馈风电机组的功率控制策略研究【关键词】双馈发电机功率控制PI控制器非线性单纯行算法变桨距控制风能作为一种清洁的可再生能源,具有不需要燃料、不占用耕地、污染少、储量丰富和开发潜力巨大等突出优势。近年来,随着化石能源危机、环境污染和温室效应等问题的进一步加剧,人们对低成本、无污染、可再生的新能源发电方式的关注度逐渐增加,风力发电也已成为当今世界应用最广、发展最快、技术最为成熟的可再生能源发电方式。但由于风能具有随机性、间歇性以及难以预测和控制等特点使风力发电机的输出功率随着风速随机波动的,因此其对电X产生的不利影响也不容人们的忽视，大规模风电
2、并X后,由于风电场输出功率的随机性与波动性,电力系统调度和电能质量都面临新的问题。当风电“穿透功率”高到一定程度时,电X的安全稳定运行更面临挑战。因此,对风电场功率输出进行综合控制以适应风电的迅速增加,是当前电力系统运行中迫切需要解决的问题,也是促进风电更好发展的需要。因此，本文提出基于PI调节控制器的双馈风电机组功率控制方法，提高风电中功率控制的有效性。双馈风电机组P变换器是双文/刘超王世荣刘芳园杨帅本文提出了一种基于PI控制器利用非线性单纯形算法的功率控制策略，通过该控制器对控制参数进行优化，再结合变桨距控制法，实现对双馈风电机组功率的有效控制。经仿
3、真结果证明，利用该控制器可以改善双馈风电机组功率控制系统的各项动态性能，提高控制精度，且具有良好的鲁棒性。摘要馈风力发电机的核心部件，其控制效果的好坏直接决定双馈风力发电机的电能质量。P变换器通常采用PI控制器、内模控制器、模糊控制器，其中PI控制器结构简单、鲁棒性较强，通常作为复杂非线性动态系统的基本控制器。本文基于此，将P变换器与PI控制器相结合的控制思路用于风电功率控制，并对此展开研究,在理论探索和指导工程实践方面都有十分重要的意义。1PI调节控制器的功率控制策略1.1PI调节控制器的优化技术本节主要讲述了一种基于PI调节控制器的优化技术，该控制器
4、利用非线性单纯形算法输出最优控制参数，实现对桨距角β的精确控制，具体流程见图1。控制器引入时间乘绝对误差积分（ITAE）指标用于PI控制参数优化,其数学表达式为：通常选择T值为调节时间Ts，e(t)为误差函数。ITAE综合考虑了PI控制器稳态误差与调节时间的性能指标，是自适应控制系统和多输入多输出控制系统的最佳性能指标之一。在RTDS环境下，对搭建的双馈型风机模型进行控制系统参数优化,利用RTDS的CBuilder模块,通过Java语言编程,建立一个新的能够实现非线性单纯形算法功能的原件,且该元件能够循环运行、自动编译，实现PI控制器参数优化的目的。通过
5、对转子侧变换器PI参数优化的具体方法，即在系统稳定运行在0.9pN的状态下，在t=5s时分别使P变换器的转速给定值和无功功率给定值发生在0.1p.u.阶跃，200ms后恢复至初值，通过仿真寻找令目标函数值最小的PI控制器的参数。设定转子这样就可以得到测量时接地侧变换器目标函数为：ω*式中、Q*分别为转速、无功功率给定值；ω、Q分别为转速、无功功率计算值。1.2PI调节控制器的功率控制原理基于风速的风力机输出功率控制方法,当风速在切入风速和额定风速之间变化时,采用变速控制方法,追踪最佳功率曲线,获得最大功率；当风速在额定风速和切出风速之间变化时，采用变桨距
6、控制方法,调节桨叶桨距角的变化，保持额定功率不变。该方法的特点为能根据风速的大小选用不同的控制方法,实现风力机最大功率的输出,提高了发电机组风能利用效率，同时保证了风力机运行的稳定性和可靠性。本节主要讲述了通过PI控制器对监测到的风速进行优化处理，然后输出最优控制参数作用于控制器，从而精确控制桨距角随风速的变化，提高风电的功率控制效率，其变桨控制算法控制流程如图2所示,其中：V为风速；P为功率；P*为功率给定值；λ为尖速比；λopt为最优尖速比；ω为风轮角速度；ω*为风轮角速度给定值；n为齿轮箱传动比；R为风轮半径；β为桨距角；Cp为风能系数。变桨控制具
7、体实施流程如下：（1）风力发电机组并X后，初始化控制系统,桨距角β=0,并判断风速大小。（2）当风速小于切入风速，PI控制器将检测到的风速信号经过进行优化处理，将处理的后的参数传给风力机控制器，风力机控制器经判断不动作风力机。（3）当风速在切入风速和额定风速之间变化时，PI控制器将检测到的风速信号经过进行优化处理，将处理的后的参数传给变速控制器，控制器发出驱动信号，通过齿轮箱调节发电机转速ω，并和给定值ω*相比较构成一个闭环反馈自动控制系统，追踪最佳功率曲线变化，获得最佳风能系数，从而捕获最大功率图1：双馈风电机组控制系统PI参数优化流程图图2：变桨控制
8、流程图电子技术•ElectronicTechnology138
