[發(fā)明專利]一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法

在審

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• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108412688A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)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

本發(fā)明提供一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法，在功率誤差較大時采用模糊控制器，在功率誤差較小時采用PID控制器。該控制方法同時利用了模糊控制器的快速性和PID控制的精確性的特點，且在模糊控制器與PID控制器切換時采用軟開關的形式。通過采用平滑函數(shù)，依據(jù)功率誤差的大小實時調整模糊控制器與PID控制器輸出所占比重，避免了控制器直接切換造成的輸出不連續(xù)問題，有效維持了系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。同時通過測量的風速實時進行槳距角的前饋調節(jié)，可以根據(jù)風速的特性給出合適的前饋槳距角，提高系統(tǒng)的響應特性。

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，具體涉及一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法。

背景技術

伴隨著越來越多的國家開始積極的減排，風力發(fā)電被越來越多的國家所看重。為了確保風力發(fā)電機組在額定風速以上能安全穩(wěn)定運行，通常通過變槳距的方式限制風力發(fā)電機組吸收的功率，即通過改變槳距角的大小來改變風力發(fā)電機組的風能利用系數(shù)，使機組的輸出功率在額定值附近。

傳統(tǒng)PID控制技術難以在大慣性、強耦合的風力發(fā)電機組中取得較好控制效果。通過誤差閾值切換模糊控制器與PID控制器是常用的一種方式，當誤差大于設定的閾值時，采用模糊控制器對系統(tǒng)進行控制，當誤差小于設定閾值時采用PID控制器。這種控制方式在切換點處直接切換控制器會導致槳距角輸出不連續(xù)、給系統(tǒng)帶來震蕩的問題，且不能有效維持風力發(fā)電機組輸出功率的穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

為確保風力發(fā)電機組在額定風速以上能安全穩(wěn)定運行，本發(fā)明提供一種風速前饋與模糊PID結合的變槳控制方法。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

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(fā)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(zhí)行機構，對風力發(fā)電機進行調槳控制。

進一步的，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。

更進一步的，所述平滑因子θ的函數(shù)模型為：

式中，x1、x2為臨界點；e為功率誤差；δ為波形系數(shù)。