[发明专利]一种基于模糊前馈和模糊‑PI的变桨距控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模糊前馈和模糊‑PI的变桨距控制方法，包括模糊前馈控制，所述模糊前馈控制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；模糊‑PI控制，所述模糊‑PI控制是由模糊控制和PI控制组成的双模控制，功率变化的范围较大时采用模糊控制，而较小时，则通过一个非线性函数平滑地切换为PI控制。本发明所述的一种基于模糊前馈和模糊‑PI的变桨距控制方法，既解决了单纯PID控制在强非线性风电系统中不能达到令人满意的控制效果的问题，又降低了控制器的设计难度，并且提高了系统的动静态特性，使发电机的输出功率能够快速稳定在额定值附近，减小了风电并网对电网的冲击。

主权项

一种基于模糊前馈和模糊‑PI的变桨距控制方法，其特征在于：包括模糊前馈控制，模糊前馈控制以上一时刻的风速v(k‑1)为输入量1，模糊子集为{LH(Little High),RH(Relative High),H(High),VH(Very High),SH(Super High)}，以风速增量ΔV为输入量2，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，以前馈补偿角Δβ为输出量，模糊子集为{BNB,SNB,BNM,SNM,BNS,SNS,ZO,SPS,BPS,SPM,BPM,SPB,BPB}，输入/输出量的隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法为重心法，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Δβ，并与模糊‑PI控制的输出桨距角βu相加，作为桨距角的参考值βd，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；模糊‑PI控制，本发明所述模糊‑PI控制器是由模糊和PI组成的双模控制器，以功率变化e和功率变化率ec为输入量，以桨距角βu为输出量，输入/输出量模糊子为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，隶属度函数均采用平滑的高斯函数，解模糊方法仍选择重心法，模糊‑PI控制结合了模糊控制鲁棒性好、抗干扰能力强、无需精确的数学模型和PI控制稳态精度高、能快速消除稳态误差的特点，两者形成优势互补，提高了系统的控制精度，PI控制器是为了弥补模糊控制器在盲区(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；βu＝α(e) βF+(1‑α(e))βPI   (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。