[發明專利]一種基于策略迭代的風電機組變槳距控制方法

有效

• 申請號: 202110659204.6
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113217275B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 劉洋;邢作霞;郭洪濤;蔣靖;郭濤;梁國;劉守恒;趙麗軍;李媛
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學;中電投東北新能源發展有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;F03D7/00;G06F119/06;G06F113/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 王聰耀

本發明涉及一種基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，該控制系統的策略迭代變槳距控制器根據輸入的額定電機功率P_r和實際發電機功率P_g的差值，以及風輪實際槳距角β，經過策略迭代算法得到最優槳距角β*；當V(k)值與V(k?1)的差值ε(k)達到預設算法精度ε時，得到最優槳距角β*；變槳距機構根據β*實現變槳距控制；在該變槳距控制的條件下，風輪轉動捕獲的風能由發電機輸出，為實際發電機功率P_g，并將實際發電機功率P_g信號傳送至策略迭代變槳距控制器。本發明能夠有效平抑風速變化引起的輸出功率波動，提升風電機組的輸出功率，減小由變槳距執行機構多余動作引起的額外的疲勞載荷。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，涉及一種基于策略迭代的風電機組變槳距控制方法，該方法屬于風電機組運行控制技術領域，通過使用策略迭代算法對風電機組變槳距進行控制。

背景技術

風力渦輪機在世界電力生產中占很大比重。同時，對風電機組控制系統的可靠性提出了更高的要求，以保證發電，降低運行維護成本。然而，在實際運行中，風速的波動會導致頻繁的變槳距動作，而湍流風速會導致額外的疲勞載荷和輸出功率波動，這將對風電機組機械結構和電網的穩定性造成重大負面影響。

由于風力發電機組具有較強的非線性，傳統的控制技術主要集中在基于多個工作點的控制設計上，通常對一個或多個工作點采用比例積分控制。但當工作點偏離工作點時，控制效果會下降。此外，風速的隨機性導致風力機工作點頻繁切換，給滿足上述變槳距控制策略的控制設計帶來了進一步的困難?，F代控制理論在風力發電機組控制設計中得到了廣泛的應用，如線性變參數控制、模型預測控制、非線性反饋控制等。然而，這些方法在實際應用中還存在很多不足，如線性變參數控制控制器的求解非常復雜，且切換距離實際的隨機性較遠。

發明內容

發明目的：本發明提供一種基于策略迭代的風電機組變槳距控制方法及系統，目的在于解決風速的波動導致額外的疲勞載荷和輸出功率波動，影響風電機組使用壽命和輸出穩定性的問題。

技術方案：

一種基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，該控制系統的策略迭代變槳距控制器根據輸入的額定電機功率P_r和實際發電機功率P_g的差值，以及風輪實際槳距角β，經過策略迭代算法得到最優槳距角β*；當V(k)值與V(k-1)的差值ε(k)達到預設算法精度ε時，得到最優槳距角β*；變槳距機構根據β*實現變槳距控制；在該變槳距控制的條件下，風輪轉動捕獲的風能由發電機輸出，為實際發電機功率P_g，并將實際發電機功率P_g信號傳送至策略迭代變槳距控制器。

進一步的，策略迭代算法步驟如下：

1)根據額定發電功率P_r，實際發電機功率P_g和槳距角β，建立性能指標函數J(k)；

2)根據步驟1)中的性能指標函數J(k)以及由設計人員給定的可調參數Q、R和折扣因子γ，得到變槳距跟蹤控制的貝爾曼方程；

3)步驟2)中的貝爾曼方程根據貝爾曼最優性原理，得到貝爾曼最優方程，該方程包含最優值函數V*和最優槳距角β*：

4)根據步驟3)中的貝爾曼最優方程，以及通過實際發電機功率P_g與額定發電功率P_r做差，從而得到兩步迭代方程；

5)設定控制系統性能指標函數；

6)結合步驟1)中性能指標函數的形式，給定二次型值函數V¹(k)，給定初始容許控制β(1)和預設算法精度ε；

7)從迭代指標k＝1,…，n，執行步驟4)中的兩步迭代方程；