[發明專利]一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法

在審

• 申請號: 201810320719.1
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108412688A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 黃文君;謝源;金鵬飛;宋文靜;李容爽
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

1.一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，包括以下步驟：

S1：將風力發電機組運行中的功率誤差e和功率誤差變化率e_c輸入至模糊控制器,得到模糊控制器的輸出β_fc；

S2：將所述功率誤差e輸入至PID控制器，得到PID控制器的輸出β_pid；

S3：將所述模糊控制器的輸出β_fc和所述PID控制器的輸出β_pid進行平滑切換處理，得到輸出值平滑切換槳距角β₁；

S4：當風速超過額定風速時，啟動前饋模糊控制器，將風速v和風速的差值Δv輸入至所述前饋模糊控制器，得到輸出值前饋槳距角β₂；

S5：將所述平滑切換槳距角β₁和所述前饋槳距角β₂之和β₃輸入到變槳執行機構，對風力發電機進行調槳控制。

2.根據權利要求1所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述平滑切換處理的輸出為：

β₁＝θ·β_fc+(1-θ)·β_pid

式中，β₁為平滑切換的輸出；β_fc為模糊控制器的輸出；β_pid為PID控制器的輸出；θ為平滑因子。

3.根據權利要求2所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述平滑因子θ的函數模型為：

式中，x1、x2為臨界點；e為功率誤差；δ為波形系數。

4.根據權利要求1所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述模糊控制器的控制方法為：所述功率偏差e小于額定功率的10％，所述模糊控制器的輸出β_fc的基本論域為[-6°，6°]，所述功率誤差e的量化因子Ke＝0.03，所述功率誤差變化率e_c的量化因子Kec＝0.015，所述模糊控制器的輸入和輸出的物理論域都為{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，模糊子集為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}采用平滑高斯型隸屬函數，重心法去模糊。

5.根據權利要求1所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述PID控制器采用增量式PID，

式中，k_p為比例系數；k_i為積分系數；k_d為微分系數；T為采樣周期；k為采樣序號，k＝1，2，3，….；e(k-1)和e(k)分別為第k-1和第k時刻的偏差信號；u(k)為控制器輸出；

Δu(k)＝k_p(e(k)-e(k-1))+k_ie(k)+k_d(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))

式中：Δu(k)為k-1時刻與k時刻控制器輸出的變化量。

6.根據權利要求1所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述前饋模糊控制器的控制方法為：所述風速v的基本論域為[13m/s,25m/s]，其對應的模糊論域為{1,2,3,4,5}，對應的模糊子集為{LH,RH,H,VH,EH}。

7.根據權利要求1所述的一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，其特征在于，所述風速的差值Δv的基本論域為[-3m/s，3m/s]，其對應的模糊論域為{-3,-2,-1,0,1,2,3}，模糊子集為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。