[发明专利]基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风电机组控制系统领域，特别是涉及一种基于攻角权系数的模糊PID（Proportional Integral Derivative，比例－积分－微分）控制的风电独立变桨距控制系统。

背景技术

为了降低风轮负荷以延长风机使用寿命，抑制风力发电机组输出功率波动以及降低对电网的不利影响，大中型风电机组通常在额定风速以上采用变桨距控制，即通过改变风机桨叶桨距角，改变风能利用系数，使机组输出功率保持稳定。目前，风力发电机组大多采用PID控制器对变桨距系统进行控制，但为了使控制器超调量更加小，响应速度更快，灵敏度更高，系统更加稳定，使风电机组输出的电能更加稳定，单纯的PID控制并不能满足风电的要求，这就需要对变桨距控制系统进行更加合理的优化。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统，在传统的PID变桨距控制的基础上，加入了模糊控制器，基于模糊理论原则实时对得到的PID参数进行校正，使系统成为自整定模糊PID控制器。

本发明之另一目的在于提供一种基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统，采用了电机驱动的独立变桨方式，避免了统一变桨控制中拍打震动的缺点。

本发明之再一目的在于提供一种基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统，通过加入了基于攻角的权系数，使输出功率更加的稳定，进一步改善了桨叶的受力情况，使功率达到最优控制。

为达上述及其它目的，本发明提出一种基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统，包括

加法器，利用输入指定值与被控对象的输出生成偏差信号；

模糊控制模块，利用所述偏差信号与所述偏差信号的偏差变化率获得PID控制器的三个原始参数；

攻角权系数合成模块，将攻角权系数与所述的三个原始参数进行合成，输出PID控制器的三个控制参数；

PID控制模块，包括3个PID控制器，各PID控制器利用所述偏差信号、所述控制参数以及独立变桨距模块的编码器的反馈生成控制信号输出至独立变桨距模块；

独立变浆距模块，接收各PID控制器的控制信号，并对其经过分析计算后，向调节叶片的桨距角的三个电机驱动器发出指令信号，并利用三个编码器分别调节三个伺服电机；

被控对象，包括风轮与发电机组，其连接所述独立变浆距模块。

进一步地，所述独立变桨距模块包括三个控制器、三个电机驱动器、三个编码器、三个减速机以及三个伺服电机，各控制器分别接受来自PID控制器的控制信号，经过分析计算，向调节叶片的桨距角的三个电机驱动器发出指令信号，分别通过编码器来调节三个伺服电机，控制桨距角的变化，实现对桨距角的控制。

进一步地，所述偏差信号和所述偏差变化率可以在任何时候对PID参数自整定，应用模糊理论原则实时对得到的PID参数进行校正。

进一步地，所述偏差信号e、偏差变化率ec与所述PID控制器的三个原始参数K_p、K_i、K_d满足以下控制规律：（1）假如|e|较大，无论e怎样变，K_p的值都应该取最大,K_i要取最小值,K_d也应该取最小值；（2）假如|e|中等，K_p应该取最小值，K_i和K_d取合适的即可；（3）假如|e|较小时，K_p和K_i要取较大值。

进一步地，所述攻角权系数根据每个桨叶收到的风力作用大小来进行分配。

进一步地，所述输入指定值为额定功率。

与现有技术相比，本发明一种基于攻角权系数的模糊PID控制的独立变桨距控制系统在传统的PID变桨距控制的基础上加入模糊控制器，并基于模糊理论原则实时对得到的PID参数进行校正，使系统成为自整定模糊PID控制器，提高了变桨距控制系统在额定风速上的控制精度和响应时间；同时，本发明为了避免统一变桨控制中拍打震动这一缺点，采用了电机驱动的独立变桨方式，能够有效的改善风力发电机组桨叶受力拍打震动的情况；另外，本发明在自整定模糊PID控制的基础上，为了更进一步改善桨叶的受力情况，使功率达到最优控制，又加入了基于攻角的权系数，使输出功率更加的稳定。

附图说明

图1为传统PID控制系统的原理图；