專利名稱：一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法
技術領域：
本發明屬于風機變槳控制技術領域，具體講涉及一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法。
背景技術：
風電作為技術最為成熟的清潔能源之一在世界各國得到了迅速發展。隨著風カ發電技術的發展，變速恒頻風電機組已經成為并網型風カ發電的主流機型。由于風能的隨機性和不確定性，風カ發電機很難通過自身調節平抑由于風速變化引起的功率波動，特別是當風速超過額定風速是，這一點體現的更為明顯。變槳控制系統通過調節風力機的槳距角實現對風能的充分利用，平滑風電機組的功率輸出，改善風機運行性能。與定槳距風カ發電機組相比，變槳距風カ發電機組具有在額定功率點以上輸出功率平穩，相同功率機組額定風速低、不受氣流密度變化等環境因素影響和良好的啟動和制動性能等優點，因此，變速變槳距風カ發電機組成為大型風カ發電機組研發和應用的主流機型。目前，傳統的變槳控制多采用PI或PID調節方式，輸入信號為風電機組發出的有功功率的測量值，與最大功率參考值相比較后得出誤差信號，輸入PI控制器，產生槳距角控制值β ref,再與實際的槳距角比較，槳距角誤差信號輸入到槳距角控制系統的伺服機構，具體控制如圖I所示。風電控制系統在采用PI控制模式的變槳控制系統中，能實現在額定風速以下，控制槳距角實現最大風能捕獲，在額定風速以上，控制槳距角限制風電機組功率輸出，保護風電機組不過載，避免風電機組出現機械損壞。但是傳統PI控制系統是ー種線性控制方式，而風機控制系統具有很強的非線性，因此需要在建模過程中對系統進行線性化處理，線性化工作點的選取對系統建模至關重要，不同工作點的選取影響著PI參數整定，若PI控制參數整定不正確，則無法精確控制復雜非線性變槳控制系統。同時，由于實際風速中隨機風變量的存在將引起風速的不規則變化，特別是在額定風速附近，由于頻繁波動將可能產生兩方面的影響(I)連續變槳控制系統對槳距角的反復調節，影響風輪機輸出性能；(2)變槳控制系統為機械控制，系統響應時間較長，風速劇烈變化將導致控制系統無法及時響應當前風速變化，產生控制偏差。隨著控制技術的不斷發展，模糊控制、神經網絡控制等先進控制技術不斷引入變槳控制系統中，提高復雜非線性變槳系統的控制精度。基于模糊PI控制的變槳控制技術是將操作者或者專家的控制經驗和知識表示成用語言變量描述的控制規則去控制被控對象的控制系統。模糊控制系統控制對象為復雜非線性變槳系統，難以建立精確的數學模型，同時控制這些對象的方法并不是以某種現成的形式存在于這些知識源中而供挑選的，而是來源于這領域的專家或者操作人員的知識和經驗。因此，模糊規則的設立依賴設計經驗，缺乏統ー標準，且算法相對復雜，實用性不強。采用模糊控制實現最大功率追蹤MPPT(Maximum Power Point Tracking),可以不要求知道被控對象的精確數學模型，只需要提供相關經驗知識和操作數據，適用于解決常規控制系統難以解決的非線性、時變及滯后系統，但是該控制模式存在靜態誤差偏大的問題。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，實用性強，既可以提高風カ發電機組在低風速時的風能轉換效率，又能有效控制風カ發電機組在高風速時不超速運行，確保風カ發電機組安全穩定運行，經濟成本低，適用于不同功率等級的雙饋感應發電機組的變槳控制系統。為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，所述控制方法包括以下步驟步驟I:預處理風速；步驟2 :確定槳距角β預報值；步驟3 :偏差修正所述槳距角β預報值。所述步驟I中，根據風速的隨機性采用移動平均法對風速進行預處理。移動平均法對風速進行預處理的過程如下設{ ε t}是不規則的隨機風序列，{ ε J對時間t獨立，數學期望E ( ε t) = O,均方差
權利要求
1.一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于所述控制方法包括 以下步驟步驟1:預處理風速；步驟2 :確定槳距角0預報值；步驟3 :偏差修正所述槳距角0預報值。
2.根據權利要求1所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于 所述步驟1中，根據風速的隨機性采用移動平均法對風速進行預處理。
3.根據權利要求2所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于 移動平均法對風速進行預處理的過程如下設1> t}是不規則的隨機風序列，{ e J對時間t獨立，數學期望E( e t) = 0,均方差
4.根據權利要求1所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于 在步驟2中，風速小于額定風速時，取最優槳距角P opt作為變槳控制槳距角預報值，所述最 優槳距角@_通過葉素動量法獲取。
5.根據權利要求1所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于 在步驟2中，風速大于額定風速時，通過Newton插值法獲得當前風速值下的槳距角預報值。
6.根據權利要求1、4或5所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征 在于在步驟2中，通過下述任一方法確定槳距角0預報值，其中2-1)風速小于額定風速時，不同的風速存在不同的最優槳距角，根據空氣動力學 原理可知，風輪機產生的機械功率Ptm為
7.根據權利要求I所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于所述步驟3中，偏差修正所述槳距角β預報值的步驟如下 3-1)輸入信號為風力發電機發出的有功功率測量值及轉速偏差值，通過PI控制得到槳距角參考值； 3-2)槳距角參考值與實際的槳距角比較，得到槳距角誤差信號輸入到槳距控制系統的伺服裝置與伺服比例系數Ppitah相乘。
8.根據權利要求7所述的雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，其特征在于所述伺服裝置將槳距角β上下限值分別設置為0°和27°，以使所述槳距控制系統的安全穩定運行。
全文摘要
本發明提供一種雙饋感應風電機組的預報校正變槳控制方法，屬于風機變槳控制技術領域。所述控制方法包括以下步驟預處理風速；確定槳距角β預報值；偏差修正所述槳距角β預報值。實用性強，既可以提高風力發電機組在低風速時的風能轉換效率，又能有效控制風力發電機組在高風速時不超速運行，確保風力發電機組安全穩定運行，經濟成本低，適用于不同功率等級的雙饋感應發電機組的變槳控制系統。
文檔編號F03D7/00GK102661243SQ201210140540
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者丁杰, 呂宏水, 吳福保, 朱凌志, 趙亮, 趙大偉, 錢敏慧, 陳寧, 陳梅 申請人:中國電力科學研究院