[發明專利]一種大型風力機的恒定輸出功率控制方法

有效

• 申請號: 201811008114.5
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109209768B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 任海軍;鄧廣;吉昊;鄭智文;郭儒
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

1.一種大型風力機的恒定輸出功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先，在分析風力機系統影響功率輸出狀態變量的基礎上，提出了變槳控制和轉矩控制相結合的復合控制策略，即在額定風速以上，風速變化幅值大于限定值時，以變槳控制和轉矩控制串聯的方式進行控制；風速變化幅值小于限定值且變化頻率大于設定值f時，以轉矩控制的方式進行控制；

然后，采用人工蜂群算法對PID控制器初始參數進行優化，具體包括：

蜜源的位置是采蜜的關鍵信息，代表問題的潛在解，蜜源i的位置可表示為式(12)；

式中，t表示當前迭代次數，k表示維數，表示蜜源i在t次迭代時的k位置；

蜜源i的初始位置可表示為：

x_ik＝L_k+rand(0,1)(U_k-L_k) (13)

式中，L_k表示搜索空間的下限，U_k表示搜索空間的上限，rand(0,1)產生0到1之間的隨機數；

引領蜂將搜索到的新蜂源位置用式(14)表示；

v_ik＝x_ik+r(x_ik-x_nk) (14)

式中，r是[-1,1]之間均勻分布的隨機數，n∈{1,2,…}，n表示在蜜源中選擇一個不等于i的蜜源；

引領蜂確定好新蜜源的位置信息后，飛回到指定區域進行蜜源信息共享，跟隨蜂依據獲得的蜜源信息進行跟隨，其跟隨概率用式(15)表示；

式中，q表示蜜源總數，fit_i表示適應度；

適應度可用式(16)表示；

式中，f_i表示解的函數值；

根據適應度表達式(16)評價新蜂源的適應度，確定保留蜂源，經過這樣的過程，蜜蜂完成對最佳蜂源的尋找；這個過程也即采用人工蜂群算法對PID參數的優化過程；

最后，設計模糊推理規則對PID參數進行在線調整，通過乘上伸縮因子，以變論域方式對論域進行調整；

所述設計模糊推理規則對PID參數進行在線調整，并對模糊推理的固定論域替換為變論域，具體包括：

模糊PID控制器以誤差和誤差變化率為模糊控制器輸入，首先需要將輸入的基本論域轉化為模糊論域，取適當的量化因子，將基本論域轉換為模糊論域，量化因子可用式(17)、(18)確定；

式中，K_c為偏差的量化因子，K_ec為偏差變化率的量化因子，e_max為最大偏差，e_min為最小偏差，ec_max為最大偏差變化率，ec_min為最小偏差變化率；

經過模糊控制后的值，經過反模糊化后轉換為實際控制輸出，反模糊化采用的比例因子采用式(19)確定；

式中，ΔK_max為比例、積分、微分參數各自論域的實際變化最大值，ΔK_min為比例、積分、微分參數各自論域的實際變化最小值；

在初始論域基礎上乘上伸縮因子，輸入偏差伸縮因子可用式(20)確定，輸入變化率伸縮因子可用式(21)確定；

式中，λ₁、λ₂∈[0,1]，ε₁、ε₂為任意小的正數，x_emax表示偏差論域最大值，x_ecmax表示偏差變化率論域最大值。

2.根據權利要求1所述的一種大型風力機的恒定輸出功率控制方法，其特征在于，所述在額定風速以上風速變化幅值較大時以變槳控制和轉矩控制串聯的方式進行控制，具體包括：

在風速變化幅值大于限定值時，首先采用變槳控制將功率迅速控制到設定的范圍內，并保持此時的變槳角度；然后，采用轉矩控制方式提高控制系統的響應速度，減小功率波動。