[发明专利]一种基于模糊前馈和模糊‑PI的变桨距控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及变桨距系统控制技术领域，具体为一种基于模糊前馈和模糊-PI的变桨距控制方法。

背景技术

由于控制灵活、承受的机械力小等优点，变桨距控制方式在大型风力发电机组中，得到了广泛的应用，且多用于额定风速以上的情形。所述控制方式通过调节桨叶节距角(桨距角)，改变风能利用系数，从而改变风电机组从空气中吸收的风能，使机组实现恒功率输出。

但是，风电机组是一个多变量、强耦合的高阶非线性系统，并且额定风速到切出风速之间还有相当大的范围，这大大增加了变桨距系统的控制难度。基于线性化风机模型而设计的传统PID控制方式，很难满足大范围风速变化下的控制要求。当风机偏离其线性化运行点时，控制器的性能会严重降低。

模糊控制无需精确数学模型、强鲁棒性等优点，使得其在非线性系统控制领域得到了研究人员的青睐。目前，在变桨距控制方法的理论研究中，模糊控制及其与其他传统线性控制方式相结合的控制方式，已被广泛使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊前馈和模糊-PI的变桨距控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于模糊前馈和模糊-PI的变桨距控制方法，包括以下步骤：

首先，先介绍一下本发明所述模糊前馈控制。本发明所述模糊前馈控制可以有效的抑制风速变化对风电机组的影响，对风速的扰动给出合适的前馈补偿角，与模糊-PI控制的输出桨距角相加，作为桨距角的参考值。当风速增大时，模糊前馈控制输出为正，使桨距角增大，减小风轮吸收的风能；反之，输出为负，使风轮吸收的能量增大，从而维持功率的恒定。

接着，再介绍一下本发明所述模糊-PI控制。本发明所述模糊-PI控制是由模糊控制和PI控制组成的双模控制，PI控制是为了弥补模糊控制在盲区(一般为额定功率的1％)时控制效果不佳的缺点而设计的。简而言之，即功率变化的范围较大时采用模糊控制，而较小时，则通过下述函数平滑地切换为PI控制。

β_u＝α(e)β_F+(1-α(e))β_PI (1)

其中

式(2)中x1为风力发电机额定功率的1％，x2为风力发电机额定功率的1.23％，P为过渡区域切换系数，P越小，随着误差增大模糊控制的作用缓慢增大。

附图说明

图1为模糊前馈控制规则表；

图2为模糊-PI控制规则表；

图3为基于本发明所述方法设计的风电系统整体结构示意图。

图中：e功率变化、ec功率变化率、β_PI PI控制输出的桨距角、β_F模糊控制输出的桨距角、β_u模糊-PI控制输出的桨距角、Δβ前库补偿角、β_d桨距角参考值、β桨叶实际变化的桨距角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。