[实用新型]一种伞形风力机用电气伺服控制系统

说明书

本实用新型公开了一种伞形风力机用电气伺服控制系统，主要涉及风力发电技术领域。包括监测单元，用于对伞形风力机在运行过程中的功率输出进行监测，获得输出数值；负反馈测量单元，接授输出数值，通过信号处理获得第一反馈信号；采集驱动单元的驱动信号，通过信号处理获得第二反馈信号；控制单元，接授第一反馈信号和第二反馈信号，解算为控制信号；驱动单元，接授控制信号，并转换为驱动信号；动力单元，接授驱动信号，输出与驱动信号相对应的机械能；执行单元，将机械能执行为对风轮叶角的改变。本实用新型的有益效果在于：基于经典控制算法的控制方法，满足了一种具有伞形调节机构的风电机组的功率监测要求，达到了主动功率控制的目的。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体是一种伞形风力机用电气伺服控制系统。

背景技术

目前风力发电机组按照控制方式可分为主动控制和被动控制。

(1)主动控制：变桨距系统就是属于主动功率控制系统，风力发电机组具备完整的功率输出检测系统，可以实时监测输出功率并与额定功率比较，改变叶片桨距角，从而达到稳定输出功率的目的。但中小型风力发电机机舱体积小，不便于安装统一变桨距系统，所以变桨距系统不适合中小型风力发电机。可变偏心距式风力机也属于主动功率控制风电机组，它是通过伺服系统主动调节机组偏心距，从而改变风轮扫掠面积，以达到控制输出功率的目的。

(2)被动控制：被动控制主要指通过回复式机械结构或者利用叶片的气动特性从而控制输出功率的控制方式。主要有风轮上仰式功率控制，风轮侧偏式功率控制以及被动失速控制。

从风电机组控制器设计层面上来看，可将控制算法总体分为两类：经典控制算法和现代控制算法。

(1)经典控制算法：PID控制器原理简单且多种工业PLC控制器(如西门子S7-300)集成PID功能模块，实现方便，在控制领域得到广泛采用。风电机组中多采用PI或PID控制器，实现了风速、转速、电功率反馈控制，适用于工作环境慢变、不确定性及抗干扰性较弱的风电系统控制。

(2)现代控制算法：风电机组的现代控制方法包括最优控制、鲁棒控制、滑模变结构控制、非线性自适应控制及智能控制等。

利用鲁棒控制算法解决风电系统建模不确定性及风扰动问题，获得良好的鲁棒性和稳定性。考虑负载状况，基于LMI方法设计了多变量线性时变控制器，实现全风速区域的变桨控制。将几何方法与滑模方法相结合，设计了风电系统的多输入多输出抗扰控制器，同时实现转矩控制和最大化风能利用的控制目标。

非线性智能控制算法是现代控制算法中受到广泛关注的一类。该类算法直接针对风电的复杂快变非线性动力学，利用变结构、自寻优、动态补偿等功能克服系统参数不确定性及非线性时变的问题。

中小型风力发电机组通常采用定桨距结构，机组的功率控制目标主要是实现低风速下能够发出最大功率和高风速区能够限速保护，而功率控制方式主要集中在被动控制，即通过回复式机械结构或者利用叶片的气动特性控制输出功率以及在高风速区保护机组正常运行。

但目前现存的功率控制方式主要有响应慢，动作不精确等缺点，特别是在大风、阵风的时候，即使被动控制机构动作，也不能保证输出功率的稳定和机组的运行安全，阵风频发的地区还大大增加机械结构的疲劳损耗，更不利于机组的安全运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种伞形风力机用电气伺服控制系统，它基于经典控制算法的控制方法，满足了一种具有伞形调节机构的风电机组的功率监测要求，达到了主动功率控制的目的。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种伞形风力机用电气伺服控制系统，包括：

监测单元，用于对伞形风力机在运行过程中的功率输出进行监测，获得输出数值；