风力发电机组变桨控制系统的研究
变桨距风力发电机组控制系统
控制系统的执行机构 电动变桨距机构的整体结构图
研究的主要内容
1. 风力机组的特点及运行过程 2.变桨距控制系统 变桨距控制系统 3.控制系统的执行机构 控制系统的执行机构 4.变桨距风力发电机组的模型 变桨距风力发电机组的模型 5. 对风力发电技术的展望
变桨距风力发电机组的模型 建模仿真是研究节距角的变化对风力机输出功率 的影响。 1.风轮的模型
变桨距系统
风机正常工作时， 风机正常工作时，主要采用功率控制
变桨距控制系统 变桨距调节方法可以分为三个阶段
开机阶段：当风电机达到运行条件时，计算机命令调节节 开机阶段 距角。第一步将节距角调到45°，当转速达到一定时，再 调节到0°，直到风电机达到额定转速并网发电 。 保持阶段：当输出功率小于额定功率时，节距角保持在 保持阶段 0°位置不变 。 调节阶段：当发电机输出功率达到额定后，调节系统即投 调节阶段 入运行，当输出功率变化时，及时调节距角的大小，在风 速高于额定风速时，使发电机的输出功率基本保持不变 。
变桨距风力发电机组的模型 3.系统线性化
风力机系统具有很强的非线性，通常在用模糊PID控制器时，需要建 立精确的数学模型，因此在建模过程中对系统进行线性化。 叶尖速比λ即为桨叶尖部的线速度与风速之比，由下式表示:
其中：n——风轮的转速r/s； ω——风轮转动角速度，rad/s; R——风轮直径，m。 对上式进行求导 ，对转矩公式进行线性化得
+ -
+ -
+
变桨 执行器 桨距角
-
变距 机构
风轮 系统
传动 系统
发电机
滤波器
风速信号 转速
同步转速
P
功率给定
+
S
《2024年风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》范文
《风力发电变桨距自抗扰控制技术研究及其参数整定》篇一一、引言随着全球能源结构的转型，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，越来越受到人们的重视。
在风力发电系统中，变桨距控制技术是提高风电机组性能和稳定性的关键技术之一。
自抗扰控制技术作为一种先进的控制方法，在风力发电变桨距控制中具有广泛的应用前景。
本文将重点研究风力发电变桨距自抗扰控制技术，并探讨其参数整定方法。
二、风力发电变桨距控制技术概述风力发电变桨距控制技术是通过改变风电机组桨叶的节距角，以实现对风能的捕获和利用。
这种控制方式具有较高的灵活性和适应性，能够在不同风速和风况下保持风电机组的稳定运行。
然而，由于风力发电系统的非线性和不确定性，传统的控制方法往往难以达到理想的控制效果。
因此，研究更加先进的控制技术，如自抗扰控制技术，对于提高风力发电系统的性能和稳定性具有重要意义。
三、自抗扰控制技术原理及应用自抗扰控制技术是一种基于扰动观测器的控制方法，它通过观测系统内部的扰动，实时调整控制参数，使系统达到最优的控制效果。
在风力发电变桨距控制中，自抗扰控制技术可以有效地抑制系统内部的扰动，提高系统的稳定性和响应速度。
具体而言，自抗扰控制技术通过构建扰动观测器，实时观测系统内部的扰动信息，并根据观测结果调整桨叶的节距角，以实现对风能的优化利用。
四、风力发电变桨距自抗扰控制技术研究针对风力发电变桨距自抗扰控制技术，本文首先建立了风力发电系统的数学模型，包括桨叶动力学模型、发电机模型和控制系统模型等。
然后，基于自抗扰控制原理，设计了适用于风力发电变桨距控制的自抗扰控制器。
通过仿真实验，验证了自抗扰控制器在风力发电变桨距控制中的有效性和优越性。
五、参数整定方法研究参数整定是自抗扰控制技术中的重要环节。
针对风力发电变桨距自抗扰控制技术的参数整定问题，本文提出了一种基于遗传算法的参数整定方法。
该方法通过优化自抗扰控制器的参数，使系统达到最优的控制效果。
具体而言，遗传算法通过模拟自然选择和遗传学原理，在参数空间中进行搜索和优化，以找到使系统性能指标最优的参数组合。
永磁直驱风力发电机组变桨控制研究
永磁直驱风力发电机组变桨控制研究
随着人类社会的发展,能源问题日益凸显。
风能因其储量丰富、清洁环保、可再生等优点已成为各国重点开发的能源之一。
其中,永磁直驱风力发电机组因其成本低、效率高以及结构简单等优点,逐渐成为了研究热点。
本文针对永磁同步风力发电机组变桨控制进行了研究,主要做了以下工作:(1)提出了一种模糊控制与PID控制结合的变桨距控制方法。
通过引入一种平滑函数模型,根据功率误差得出合适的平滑函数因子,实时调节模糊控制器与PID控制器输出的变桨角度所占比重。
该方法同时利用了模糊控制器的鲁棒性、快速性的特点,同时利用PID控制的精确性弥补了模糊控制稳态时存在静差的不足。
并通过软开关的方式避免了直接切换控制器导致桨距角输出不连续给系统带来震荡的问题,且能够有效维持风力发电机组输出功率的稳定性。
(2)针对模糊控制规则数量与控制精度精度的矛盾,提出了一种风速前馈与变论域模糊结合的变桨控制方法。
在桨距角模糊控制器基础上,增加了输入输出论域的伸缩因子控制器。
根据误差及其变化率,实时调整伸缩因子。
在模糊控制规则数量不变的基础上,通过变论域的方式细化了局部规则,提高了系统的控制精度。
且采用了风速前馈的方法,实现了系统的动态补偿,提高了系统的响应速度。
(3)为提高变桨电机抗扰动特性,研究了一种基于负载转矩观测器的永磁同步电机积分滑模控制方法。
通过改进的负载转矩观测器实时观测转矩负载,实现转矩电流补偿,提高了永磁同步电机的抗扰动性。
同时提出了一种新型的指数滑模趋近律,并应用于永磁同步电机速度环的积分滑模控制器中。
该方法提高了系统响应的快速性和抗扰性,能抑制滑模控制的抖振。
风力发电机组变桨控制系统的研究
风力发电机组变桨控制系统的研究摘要：在风力发电机组中，叶轮机组已更换了固定的叶轮机组，它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。
它是风力发电机功率控制的一个重要组成部分，运行平稳，本文主要论述了风力发电的控制方法，本文讨论了基于进流角预报的模糊PlD统一变距功率控制系统和独立变距功率控制策略。
同时对两者进行了比较，它提供了一些设计理念和理论方法来定位大型风力涡轮机的可变螺距控制系统。
关键词：变桨机构；独立变桨；优化设计；建模仿真前言风力发电机组主要包括两个主要部件：主控制系统和变桨控制系统。
主要控制系统是控制整个风机的运行，可变叶片控制系统是专门针对不同工况下叶片的精确控制，为了实现叶片和应急桨的正常运动。
一个完整的变距控制系统包括驱动和控制器的主要组成部分（一些变距控制系统只有驱动，没有控制器），变距电机，备用电源等。
每一个变螺距控制系统在其结构上都有其独特的特点，为了更好地理解变螺距控制系统，我们必须对其结构有一个全面的了解。
1、课题的背景及研究目的变叶轮机组已经取代固定叶轮机组成为风力发电机组商业化发展的主流。
变量螺旋桨系统是风力发电机功率控制和执行平稳运行的重要组成部分和一个丰富的指导作用，其操作，通常情况下，可变螺旋桨系统在冯风力涡轮机控制器发出指令驱动叶片旋转，使叶片达到指定的节距角位置，不影响互联的快速实现过程，保证风电机组在不同工况下按最优参数运行；在紧急情况下，自动调节螺旋桨螺距角，使叶片跟随螺旋桨，实现气动制动，确保风力机的安全。
2、变桨系统工作原理螺旋桨更换系统的工作原理如图1所示。
机房的主处理器监控风速、转子转速和发电机驱动叶片的旋转角度。
发电机能量模块计算了伺服驱动的顺序通过逻辑，驱动叶片转动。
不同的叶片都有不同的可变叶轮驱动电机。
驱动电机尾部装有一个编码器，编码器用以检测驱动电机的方向、转速、叶片转到的角度，反馈至变桨系统的处理器。
发生系统掉电或紧急安全链触发时，备用电源（超级电容或蓄电池）进行紧急收桨，将叶片转动90°的安全位置。
海上风力发电的变桨系统智能化控制策略研究
海上风力发电的变桨系统智能化控制策略研究随着全球对可再生能源的需求不断增加，海上风力发电作为清洁能源的重要来源受到了广泛关注。
而在海上风力发电系统中，变桨系统是至关重要的组成部分之一。
变桨系统的智能化控制策略研究将为提高海上风力发电系统的效率和可靠性提供有效的技术支持。
海上风力发电系统由风力涡轮机、发电机、变桨系统等组成。
其中，变桨系统的主要功能是根据风速和风向的变化来调整风力涡轮机的叶片角度，以最大化收集风能。
变桨系统的智能化控制策略通过引入先进的算法和技术，实现对变桨系统的自动化控制和智能优化。
首先，对于海上风力发电系统的变桨系统智能化控制，核心是要建立精确的风速和风向监测模型。
通过网络连接的风速和风向传感器，可以实时采集和传输海上的环境数据。
然后，利用数据处理和分析技术，对风速和风向进行准确预测和模拟，为变桨系统的智能化控制提供准确的输入参数。
其次，变桨系统智能化控制策略需要针对不同的海上环境条件和发电机组状态进行优化设计。
通过对大规模的变桨系统数据进行收集和分析，可以建立准确的风力涡轮机模型和发电机组模型。
利用这些模型，可以设计出智能化的控制策略，并通过实时监测和调整来最大化发电效率。
另外，智能化控制策略还应考虑到海上风电场的安全性和可靠性。
例如，在海上恶劣的气候条件下，风力涡轮机可能面临过载或风暴损坏的风险。
为了避免这些风险，智能化控制策略应具备动态的安全控制功能，能够根据实时的环境和设备状态进行风力涡轮机的调整和保护。
此外，智能化控制策略应与智能化监控系统相结合，实现对海上风力发电系统的全面管理和优化。
通过收集和分析海上风力发电系统的运行数据，可以实时监测系统性能和设备状态，识别潜在故障和问题，并及时采取措施进行修复。
同时，智能化监控系统还能提供长期的运行数据，为海上风力发电系统的维护和改进提供有效的参考依据。
综上所述，海上风力发电的变桨系统智能化控制策略研究是提高海上风力发电系统效率和可靠性的关键技术之一。
风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告
风电机组变桨距伺服控制系统研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源需求的不断增加，清洁能源已经成为全球的一个热点话题。
风力发电作为清洁能源之一，不仅可以减少环境污染，也可以实现可持续发展。
风电机组是风力发电的核心装置，变桨系统是风电机组的关键部件之一。
变桨距根据风速的大小，通过控制桨叶角度来调整风电机组的转速，从而实现风能吸收效果的最大化。
变桨距伺服控制系统在风力发电中起着至关重要的作用，对提高风电发电效率和稳定性具有重要意义。
因此，对风电机组变桨距伺服控制系统进行深入研究，优化控制算法，提高变桨控制准确性和可靠性，对于充分发挥风力资源、提高发电能力和降低发电成本具有十分重要的意义。
二、研究内容和主要技术路线本文旨在研究风电机组变桨系统的伺服控制方法，优化控制算法，提高变桨控制准确性和可靠性。
具体内容包括以下几个方面：1. 风电机组变桨控制技术现状及问题分析。
对风电机组变桨控制技术的现状、存在的问题和局限性进行详细分析，为后续的研究奠定基础。
2. 风电机组变桨距伺服控制算法设计与仿真。
针对变桨距伺服控制过程中存在的问题，设计合适的控制算法，并实现仿真测试，验证算法有效性和控制性能。
3. 风电机组变桨距伺服控制系统硬件及软件实现。
在算法设计和仿真的基础上，通过硬件和软件实现一个完整的变桨距伺服控制系统，包括系统架构、控制器设计、通信接口等。
4. 风电机组变桨距伺服控制系统测试。
对系统进行性能测试和鲁棒性测试，并与传统的变桨控制方法进行对比，分析系统的优劣之处。
主要技术路线：参照现有的研究成果，分析风电机组变桨控制技术现状，设计风电机组变桨距伺服控制算法，完成控制系统负载仿真和实际试验，最终实现风电机组变桨距伺服控制系统的优化和升级。
三、研究计划及进度本项目主要分为以下几个阶段：第一阶段：文献调研和分析，深入了解风电机组变桨控制技术现状及问题，分析存在的局限性。
预计完成时间：1个月第二阶段：设计控制算法，完成仿真测试，验证算法的效果和控制性能。
风力发电机组变桨距控制系统的研究
风力发电机组变桨距控制系统的研究风力发电机组变桨距控制系统的研究近年来，随着环境问题的加剧和清洁能源的重要性逐渐凸显，风力发电作为一种潜在的可再生能源广泛应用。
风力发电机组是将风能转化为电能的关键设备，而变桨距控制系统则是提高风力发电效率的重要技术手段之一。
本文将对风力发电机组变桨距控制系统的研究进行探讨，从控制系统的结构、控制策略以及实际运行效果等方面进行分析。
1. 控制系统的结构风力发电机组的变桨距控制系统主要由传感器、执行器、控制器和信号传输部分组成。
传感器用于感知风力、转速以及叶片位置等信息，将这些信息传递给控制器。
控制器根据传感器获取的信息，通过控制策略对执行器发出信号，调节叶片角度，从而实现对风力发电机组的变桨距控制。
2. 控制策略目前，常用的控制策略主要有定角度控制和最大功率控制两种。
定角度控制是通过固定叶片角度来控制风力发电机组的输出功率，通常适用于恒定风速下的风机运行。
而最大功率控制则是根据风速大小实时调整叶片角度，以实现风力发电机组在不同风速下的最佳输出功率。
最大功率控制策略可以提高风力发电机组的效率，适应不同风速环境，并降低对外部条件的敏感性。
3. 实际运行效果根据实际应用情况和研究成果分析，风力发电机组的变桨距控制系统在提高发电效率、保护设备安全方面取得了显著效果。
通过使用最大功率控制策略，风力发电机组可以根据风速变化实时调整叶片角度，充分利用风能，并在恶劣天气条件下及时响应，减轻设备负荷。
同时，变桨距控制系统的应用也大大降低了由于风电机组运行时桨叶受损引起的事故风险，增加了设备的可靠性和安全性。
4. 研究展望尽管风力发电机组变桨距控制系统已取得一定的研究进展，但仍存在一些挑战和待解决的问题。
首先，尽管最大功率控制策略可以提高发电效率，但在不同风速区间的切换问题仍需要进一步优化。
其次，传感器的稳定性和可靠性也是需要关注的焦点，特别是在恶劣环境下的应用。
另外，随着风力发电技术的发展，新型的控制策略和技术工具也需要不断研发和应用，以进一步提高风力发电机组的性能和可靠性。
海上风力发电的变桨系统控制策略研究
海上风力发电的变桨系统控制策略研究随着对可再生能源的需求日益增长，海上风力发电作为一种清洁能源供应方式，正逐渐成为解决能源短缺和环境问题的重要手段之一。
在海上风力发电中，变桨系统是发电机组中不可或缺的一部分，对其进行合理的控制策略研究，对提高发电效率和稳定性具有重要意义。
变桨系统在海上风力发电中的作用是根据风机的运行状态调整桨叶的角度，以便获得最佳的风能转换效果。
而变桨系统的控制策略研究主要包括桨叶角度的控制、桨叶机构的设计和控制算法的优化三个方面。
首先，桨叶角度的控制是变桨系统中最基础也是最重要的一部分。
根据风速和风向的变化，合理调整桨叶角度可以有效地改变风能的捕获和转化程度。
目前常用的控制策略有基于PID控制算法和模型预测控制算法。
基于PID控制算法的方法简单易行，但对于复杂的海上环境和多变的风速可能存在一定的应对能力不足。
而模型预测控制算法则通过建立风力发电机组的模型，预测未来一段时间内的风速和风向变化，从而实现对桨叶角度的优化控制。
因此，未来的研究可以进一步探索将模型预测控制算法应用于变桨系统中。
此外，随着人工智能技术的发展，基于深度学习的控制策略也有望在海上风力发电中得到广泛应用。
其次，桨叶机构的设计对变桨系统的控制策略研究也有着重要的影响。
优化的桨叶机构可以提高风能的转化效率，降低系统的噪音和振动，从而提高海上风力发电的可靠性和稳定性。
目前，常用的桨叶机构设计方法包括固定桨叶、可调桨叶和变桨叶等。
固定桨叶适用于风速变化相对稳定的情况，但在强风条件下可能造成损坏；可调桨叶可以根据风速调整桨叶角度，但对系统的控制策略要求较高；变桨叶则是一种相对灵活的设计，可以根据风速和风向的变化对桨叶角度进行调整。
因此，在变桨系统的设计中，选择合适的桨叶机构对于控制策略的研究具有重要意义。
最后，控制策略的优化是变桨系统研究中的关键环节。
通过合理的控制算法和参数优化，可以实现变桨系统的自适应控制和自我修复功能，从而提高海上风力发电的可靠性和稳定性。
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风力发电机组变桨控制系统的研究
发表时间：2019-04-01T17:26:18.570Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：吴者
[导读] 摘要：在风力发电机组中，叶轮机组已更换了固定的叶轮机组，它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。
中广核新能源华南分公司德庆风电场广东省肇庆市
摘要：在风力发电机组中，叶轮机组已更换了固定的叶轮机组，它已成为风轮机工业发展主流的双叶轮系统。
它是风力发电机功率控制的一个重要组成部分，运行平稳，本文主要论述了风力发电的控制方法，本文讨论了基于进流角预报的模糊PlD统一变距功率控制系统和独立变距功率控制策略。
同时对两者进行了比较，它提供了一些设计理念和理论方法来定位大型风力涡轮机的可变螺距控制系统。
关键词：变桨机构；独立变桨；优化设计；建模仿真
前言
风力发电机组主要包括两个主要部件：主控制系统和变桨控制系统。
主要控制系统是控制整个风机的运行，可变叶片控制系统是专门针对不同工况下叶片的精确控制，为了实现叶片和应急桨的正常运动。
一个完整的变距控制系统包括驱动和控制器的主要组成部分（一些变距控制系统只有驱动，没有控制器），变距电机，备用电源等。
每一个变螺距控制系统在其结构上都有其独特的特点，为了更好地理解变螺距控制系统，我们必须对其结构有一个全面的了解。
1、课题的背景及研究目的
变叶轮机组已经取代固定叶轮机组成为风力发电机组商业化发展的主流。
变量螺旋桨系统是风力发电机功率控制和执行平稳运行的重要组成部分和一个丰富的指导作用，其操作，通常情况下，可变螺旋桨系统在冯风力涡轮机控制器发出指令驱动叶片旋转，使叶片达到指定的节距角位置，不影响互联的快速实现过程，保证风电机组在不同工况下按最优参数运行；在紧急情况下，自动调节螺旋桨螺距角，使叶片跟随螺旋桨，实现气动制动，确保风力机的安全。
2、变桨系统工作原理
螺旋桨更换系统的工作原理如图1所示。
机房的主处理器监控风速、转子转速和发电机驱动叶片的旋转角度。
发电机能量模块计算了伺服驱动的顺序通过逻辑，驱动叶片转动。
不同的叶片都有不同的可变叶轮驱动电机。
驱动电机尾部装有一个编码器，编码器用以检测驱动电机的方向、转速、叶片转到的角度，反馈至变桨系统的处理器。
发生系统掉电或紧急安全链触发时，备用电源（超级电容或蓄电池）进行紧急收桨，将叶片转动90°的安全位置。
在急停顺桨状态下，变桨系统是在风力发电机组的主控系统之外独立工作的，这样可以避免因风力发电机组的主控系统停止工作或是错误工作而不能急停顺桨Nordex、Vestas和其他世界知名制造商都有可变间距的风力涡轮机。
目前，可变螺距机制采用可变螺距风扇市场主要包括液压可变螺距机制和电动可变螺距机制，其中电动可变螺距机制分为直流电动可变螺距机制和交流电动可变螺距机制根据电动机电源的形式。
3、定桨距和变桨距风力发电机组
目前，风力发电机组的控制主要以调速为主。
在功率调节，风力涡轮机可以分为固定螺距风力涡轮机和变距风力涡轮机。
具有固定间距的风轮机的特点是叶片和轮套之间的连接是固定的。
当风速发生变化时，叶片的迎风角不会改变，即叶片的俯仰角度无法调整。
因此，定螺距风力机通常被称为失速型风力机。
这种方法限制了输入功率叫做失速控制。
这种情况下的失速调整基本上是相同的速度，但承受的载荷大，场出现功率与风速不匹配的情况。
早期的小机组多为此结构，国内的以金风750机组占主导地位。
现在的机组都为变螺距结构，其特点为：变桨系统接收风力发电机组主控系统的指令，调节、转动风机的叶片到指定角度来实现：额定风速以下，桨叶位置保持在0度附近，最大限度捕获风能，保证空气动力效率；达到及超过额定风速时，根据主控系统的指令调节叶片角度，保证机组的输出功率。
变螺距的结构输出功率稳定，可调节性能强，便于起动，机械结构受力小以及易控制变桨等安全等优点；但控制结构较复杂，容易发生变桨及其附属故障，维修工作量大。
显然，变螺距风力机具有更大的发展优势，因此，可变间距调节已成为大型风力涡轮机的最佳选择。
由于变螺距控制提供了更好的输出电能质量，每个叶片调节器的独立刀片控制技术可以被视为独立的刹车系统，可以独立调整。
经过调节发电机的转速，风力涡轮机的叶尖速度比可以接近最优值，为了最大程度地利用风能，提高发电机的运行效率，和操作在不同的风，风向和风速，从而增加了“网间友善”。
4、电变桨距机构
电动变螺距机构分为直流变螺距机构和交流变螺距机构。
直流电机驱动装置的命名是在改变转子的时候马达驱动的动力供应模式。
同样，驱动叶片旋转的电机也是由交流驱动的。
Desire和SSB目前在直流电源转换机制市场上占有很大的份额。
直流电动变叶轮最大的优势是在紧急情况下，电池不需要马达的伺服驱动系统直接驱动发动机，把叶片旋转至安全的地方。
交流转子为电机的伺服驱动系统提供动力，伺服驱动系统控制叶片旋转至一个安全的地方。
电动变量螺旋桨系统的硬件结构如图2所示：换螺旋桨系统主要由7个机柜组成3个轴机柜，对应于换螺旋桨主机柜的3个叶片。
变桨系统由三个变桨控制柜组成，每一个变桨控制柜控制一台变桨电机来控制一个桨叶的角度。
变桨系统的拓扑结构如下图。