[发明专利]一种风力发电变桨模糊控制方法

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种风力发电变桨模糊控制方法，解决风力发电机组系统的控制品质和稳态性能问题，属于风力发电应用技术领域。

背景技术：

随着自动控制理论和技术的飞速发展，基于状态变量描述的现代控制理论得到了广泛的应用，但是它们仍然依赖于系统精确的数学模型，很难在电力控制系统中得到很好的控制效果。

发明内容： 

本发明目的是提供一种风力发电变桨模糊控制方法，不依赖于被控对象的精确数学模型，能够克服非线性因素的影响，对调节对象的参数变化具有较强的鲁棒性，动态响应好，可以很好地抑制超调，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种风力发电变桨模糊控制方法，根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则；在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法．实现了离散控制变量到连续控制变量的转换．从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差．保证了系统控制品质。

本发明在风力发电机组中的主要功能：

转速控制：转速控制是使风轮在启动过程中做到平稳升速，在有干扰时使转速稳定在一定范围内。

功率控制：功率主要是通过变桨距来控制，使风力发电机组始终维持在额定功率下运行。

本发明基于TMS320F2812芯片，F2812芯片指令周期为6.67ns（150MHz），片内128K的flash程序存储器，支持1M的外部内存；两个事件管理模块EVA和EVB；看门狗定时器模块（WDT）；单独编程或复用的通用输入/输出引脚（GPIO）；16个信道12位模拟-数字转换模块(ADC)，eCAN(Enhanced Controller Area Network)总线可方便实现控制要求。

控制部分与电源/信号板采用隔离方式，避免信号干扰问题；同时采用了散热、电磁屏蔽性好的系统封装，从硬件上保证了控制器安全稳定的运行。

模拟量采集单元时采集风机的风速、风向、电压和电流等信号，通过通讯单元传输给主控制器TMS320F2812中；主控制器通过采集到的数据与模糊控制规则对比，根据计算的结果对于变桨执行机构的运行进行控制，达到控制要求。

本发明的有益效果是：风力发电机组通过增加自整定模糊控制器和拉格朗日插值法相结合的控制算法的运用，保证了系统控制品质，对风电能控制更加精确，使风力发电机组更好地满足电网要求，智能控制的风力发电机组已成为当今风力发电技术的主流发展方向之一。

附图说明：

附图1是本发明PID参数模糊控制器的结构示意图；

附图2是f(e)修正曲线图。

具体实施方式：

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

在实施例中，模糊控制规则和查询表都是在人工经验的基础上的，设计一种根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则。在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法．实现了离散控制变量到连续控制变量的转换．从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差．保证了系统控制品质。

建立偏差为e为自变量量的修正函数f(e)当系统偏差大时，对偏差的影响给予较大的权重，提高响应速度，以尽快消除偏差：当系统偏差小时，对偏差的影响给予较小的权重，以免系统的超调，使系统尽快地进入稳态。故修正函数f(e)可选择为；

f(e)= α=k︳e/R︱^P  (1)

式中：e为系统偏差，e=r-y;R为系统的设定值；k,p为待定参数。设定R,参数k,p可通过计算机键盘调节设定。自整定模糊控制器的偏差e及偏差变化率ec的论域为

E(e)=｛-5.-4.-3.-2.-1.0.1.2.3.4.5｝

E(ec)=｛-5.-4.-3.-2.-1.0.1.2.3.4.5｝

则归一模糊量为

5sign(e) ︱e/R ︳≥0.8

4sign(e) ︱e/R ︳≥0.5

E =       3sign(e) ︱e/R ︳≥0.3           (2)

2sign(e) ︱e/R ︳≥0.1

1sign(e) ︱e/R ︳≥0.03

0                                      ︱e/R ︳＜0.03

5sign(e) ︱e/R ︳≥0.3