[发明专利]基于功率倍增特性的浓缩风能型风电机组变桨距控制方法

权利要求书

1.一种基于功率倍增特性的浓缩风能型风电机组变桨距控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据不同风速，将浓缩风能型风电机组工况划分为六个阶段：待风阶段、功率跃升阶段、功率缓冲阶段、额定功率稳定输出阶段、预切出阶段、顺桨停机保护阶段，其中前五个阶段分别对应以下风速区间：[0，V_cut-in)、[V_cut-in，V_95％ref)、[V_95％ref，V_105％ref)、[V_105％ref，V_180％ref)、[V_180％ref，V_cut-out)，其中，V_cut-in为切入风速，V_95％ref为95％的额定风速，V_105％ref为105％的额定风速，V_180％ref为180％的额定风速，V_cut-out为切出风速；

步骤2、当风速处于待风阶段时，浓缩风能型风电机组的叶片工作在零桨距角状态下，变桨距控制系统待机，整机待风；

步骤3、当风速处于功率跃升阶段时，浓缩风能型风电机组的叶片工作在桨距角为零的状态下，并进行功率跟踪监控；

步骤4、当风速处于功率缓冲阶段时，将功率缓冲阶段分成缓冲区间Ⅰ[V_95％ref，V_ref)与缓冲区间Ⅱ[V_ref，V_105％ref)，从而在两个缓冲区间上进行近似的线性化，选取不同的论域、运用不同的模糊控制规则进行分段模糊PID控制；V_ref为额定风速；

步骤5、当风速处于额定功率稳定输出阶段时，将额定功率稳定输出阶段分成额定区间Ⅰ[ V_105％ref，V_150％ref)与额定区间Ⅱ[V_150％ref，V_180％ref)，从而在两个额定区间选取不同的论域、运用不同的模糊控制规则，以减小误差，进行分段模糊PID控制，V_150％ref为150％的额定风速；

步骤6、当风速处于预切出阶段时，将叶片的气动刹车特性、转速加入到控制策略中进行模糊PID控制；当风速在此阶段中超出阈值，则直接顺桨停机， 进入到顺桨停机保护阶段；

步骤7、当风速处于[V_cut-out，+∞)区间时，变桨距控制系统迅速将叶片调整至顺桨状态；停机保护风电机组安全。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述分段模糊PID控制方法包括独立的模糊整定K_p，K_i，K_d环节，PID控制环节，误差反馈环节，具体步骤如下：

步骤101、分别以风速V、功率P、功率变化率PC为坐标轴，选取语言变量的词集均为{NB,NM,NS,ZR,PS,PM,PB}，即{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；

步骤102、应用风速、功率、功率变化率的隶属度函数所确定词变量的生成三维坐标系{V，P，PC}，该三维坐标系各坐标轴具有独立的单位标尺；

步骤103、通过对风速、功率、功率变化率的模糊状态的整定，并唯一对应一个坐标点，将所有整定的坐标点(V，P，PC)作为自变量域，作用于PID控制变量K_p、K_i、K_d的整定函数；

步骤104、设输出功率的误差为E，误差的变化为EC，桨距角的变化为U，选取E、EC、U的语言变量的词集均为{NB,NM,NS,ZR,PS,PM,PB}，即{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；

步骤105、给定输入为阶跃信号，由此选择以下论域及相关隶属函数，取输入E和EC的模糊集为{NB,NM,NS,ZR,PS,PM,PB}，论域为e＝{-30,30}，ec＝{-60,60}；同理，取输出K_p的论域为{-0.3,0.3}；取输出K_i的论域为{-0.06,0.06}；取输出K_d的论域为{-3,3}。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述PID控制变量K_p、K_i、K_d的 整定函数表达式为：

式中K′_p(V，P，PC)，K′_i(V，P，PC)，K′_d(V，P，PC)分别是模糊PID控制变量转换函数，Δ_p，Δ_i，Δ_d是控制量误差负反馈。