[发明专利]一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法

说明书

本发明提出了一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法，其方法步骤如下：搭建双馈风力发电机整机仿真模型；运行仿真模型，验证有效性；改变PI参数，验证不同风速和风向下最佳桨距角控制器中PI参数的不同；对全风速段内各风速下参数值进行记录；获取神经网络算法模块；在桨距角控制模块加入神经网络算法模块；计算出同一叶片到达同一空间位置的间隔时间，将神经网络算法模块获得PI控制器参数传到PI控制器中；比较固定PI参数和神经网络动态调节桨距角PI参数下风轮叶片攻角的变化曲线。本发明的有益效果如下：加快独立桨距角的调节，且减少了发电机功率和转速的调节时间，加速了系统稳定。

技术领域

本发明涉及风力发电控制技术领域，特别是指一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法。

背景技术

随着煤炭和石油等不可再生资源的不断消耗以及环境污染问题的日益严重，风能作为可再生清洁能源，在发电领域中有极大的发展潜力。目前兆瓦级风力发电机是风力发电中的重要发展方向，而大型风力发电机中用来限制其功率输出的方式主要靠变桨距调节，因此风力发电技术中桨距角的控制策略尤为重要。对风力发电机叶片桨距角的控制目的是实现对风力发电机叶片攻角的平稳控制，保证风轮在旋转过程中各个叶片气动载荷平衡。

传统风力发电机桨距角PI控制器的参数固定，而仿真表明不同风速和风向下的最佳桨距角PI控制的参数存在不同，风速越大时，桨距角变化越快，需适当增加比例环节以增加桨距角的变化速度，从而减少桨距角的调节时间，同时仿真说明适当增加积分时间，能改善系统的动态性能。因此，迫切需要一种能够克服传统风力发电机桨距角PI控制器参数固定弊端的桨距角控制方法。

发明内容

本发明提出一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法，解决了现有技术中风力发电机桨距角PI控制器参数固定弊端的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法，其方法步骤如下：

(1)搭建双馈风力发电机整机仿真模型；

(2)运行所述仿真模型，比对仿真模型运行结果和现场数据，验证仿真模型的有效性；

(3)改变仿真模型桨距角控制器中的PI参数，验证不同风速和风向下最佳桨距角控制器中PI参数的不同；

(4)对全风速段内各风速下的风轮转速、各风向下的输出功率、额定功率、转速、参考转速和其中某一个叶片的桨距角控制器最佳PI参数值进行记录；

(5)将步骤(4)中记录的风轮转速、风向、输出功率、额定功率、转速和参考转速作为神经元的输入对象，将目标PI参数作为输出对象，获取神经网络算法模块；

(6)在桨距角控制模块加入已训练成功的神经网络算法模块；

(7)利用风轮转速计算出同一叶片到达同一空间位置的间隔时间，通过延时环节将神经网络算法模块获得的某一叶片PI控制器参数传到其他叶片的PI控制器中；

(8)对加入神经网络算法模块的整机模型进行仿真，比较固定PI参数和神经网络动态调节桨距角PI参数下风轮叶片攻角的变化曲线。

作为优选，所述步骤(4)的具体实现方法如下：

仿真模型采用给定风速和偏航角模拟现场风速和风向，观察额定风速以上11～25m/s内和偏航角0～10°下，风轮旋转一周内某一叶片的攻角变化曲线。调节桨距角的PI控制参数，记录各个风速和风向下最平稳攻角输出曲线下的风轮转速、输出功率，发电机转速及PI参数。

作为优选，所述神经网络算法采取有监督的学习方式，包括一个输入层、一个隐含层和一个输出层。

作为优选，所述桨距角控制方法采取独立变桨距调节，所述风轮包括三个桨叶，相邻叶片之间的夹角为120度。