[实用新型]一种基于内模PID的风电机组变桨控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉风力发电技术领域，特别涉及风电机组变桨控制系统的控制器。 

背景技术

风能是一种无污染、可再生的清洁能源。风力发电机机组主要有以下三个部分组成：风轮、机舱和塔筒。风轮的作用是吸收风能并将其转化成机械能，位于机舱的发电机组将机械能转换成电能，输送到电网上。风轮部分是风机的主要部分，风轮的控制系统称之为变桨控制系统，变桨控制器的设计自然也就是风电机组控制系统中的重要的一环了。变桨控制性能的好坏不仅关系到吸收风能的效果，而且还对风电机组的安全性能有着重要的意义。 

目前的变桨控制系统主要分为了定速定桨矩控制、定速变桨矩控制、变速定桨矩控制和变速变桨矩控制四种方式。目前应用较多的是变速变桨矩控制方式。 

变速变桨矩控制方式就是根据风机控制系统的实际需要将叶片旋转至设定的桨矩角，每个叶片分别通过回转支撑与轮毂连接，通过变桨电机与减速机，实现桨矩角在工作位置和顺桨位置之间连续调节。变桨矩机构的主要功能就是在额定转速附近(以上)，依据风速的变化，随时调节桨叶的节距角，控制吸收的风能，一方面保证获取最大的能量，同时减少风力对风电机组的冲击，并且保证在并网过程中实现快速无冲击并网，最终达到提高整个风电场的发电效率和电能质量的目的。 

现在的变桨控制策略主要是单回路PID控制。但是由于变桨控制系统的被控对象是风轮及变桨变频器和变桨电机组成的伺服系统，而且系统的有着严重的非线性、滞后性，随着风大功率风机的问世，这种非线性和滞后环更加严重，常规的PID控制方式显得力不从心，具体表现在常规的PID控制往往是达到了一方面的控制要求，但是同时还会出现另一方面的问题，不能面面俱到，难以 改善整个系统的总体性能。 

因此，如何设计一种基于内模PID的风电机组变桨控制系统，以解决上述技术问题，即为本领域技术人员的研究方向所在。 

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种基于内模PID的风电机组变桨控制系统，以解决上述现有技术中所存在的问题。 

为了达到上述目的，本实用新型提供一种基于内模PID的风电机组变桨控制系统，其包括，一变桨系统内模控制器、一变桨传动系统、一变桨系统模型及一反馈滤波器，其中所述的变桨系统内模控制器与所述的变桨传动系统及所述的变桨系统模型相连，所述的变桨传动系统及所述的变桨系统模型与所述的反馈滤波器的相连，所述的反馈滤波器的输出反馈到所述的变桨系统内模控制器的输入端。 

较佳的实施方式中，所述的变桨传动系统为一真实的变桨系统。 

较佳的实施方式中，所述的变桨系统模型包括一线性系统模型及一非线性系统模型。 

较佳的实施方式中，所述线性系统模型的输出反馈到所述变桨系统内模控制器的输入端。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：基于内模的PID控制器(IMC-PID)不但具有传统PID控制的特点，而且非常适用于有较大纯滞后，明显非线性的系统，具有跟踪调节性好、鲁棒性强、能消除不可预测干扰的影响，更容易保证鲁棒性和稳定性。此外，常规的PID控制器在实际应用过程中需要整定3个参数，而基于内模PID的控制器在实际应用过程中仅需要整定1个参数，这样有利于控制系统的应用。 

附图说明

图1为本实用新型基于内模PID的风电机组变桨控制系统组成示意图； 

图2为本实用新型基于内模PID的风电机组变桨控制系统一实施例组成示意图。 

附图标记说明：1-桨系统内模控制器(GI_MC)；2-变桨传动系统(G_P)；3-变桨系统模型(G_M)，31-线性系统模型(Gm)；32-非线性系统模型(Gnl)； 4-反馈滤波器(G_F)。 

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。