帶增益調(diào)度的風(fēng)力發(fā)電變槳距控制研究

圖5為變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型，其中由控制器給出槳矩角參考值βref，并與實(shí)際β比較得出△β，通過(guò)變矩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變槳距角。由于大容量的風(fēng)機(jī)槳葉重達(dá)數(shù)噸，考慮到調(diào)節(jié)器疲勞，槳矩角的變化速率要有限制，且其角度也有限制，即其動(dòng)態(tài)特性是在槳矩角和槳矩速率上都有飽和限制的非線性動(dòng)態(tài)，當(dāng)槳矩角和槳矩速率小于飽和限度時(shí)，槳矩動(dòng)態(tài)呈線性。
變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型可以描述如下：

3 變槳控制仿真
本文研究的重點(diǎn)是風(fēng)力機(jī)在額定風(fēng)速以上的變槳控制，所以仿真區(qū)域選定在風(fēng)速高于額定值且風(fēng)速變化較大的階段，在此階段，捕獲的風(fēng)能變化量引起的轉(zhuǎn)速變化通過(guò)改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡，且由于風(fēng)輪的大慣性，可以認(rèn)為風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。仿真中用到的風(fēng)力機(jī)組參數(shù)有：機(jī)組額定輸出功率l 500kW，額定風(fēng)速14m／s，風(fēng)輪半徑35m。圖6是對(duì)兩種控制測(cè)量進(jìn)行仿真得到的仿真波形。
從圖6中可以看出，用機(jī)組輸出功率來(lái)控制槳距角可以滿足變槳控制的需要。在額定風(fēng)速以上，通過(guò)變槳距控制可以在風(fēng)速增大時(shí)調(diào)大槳距角，減小風(fēng)能利用系數(shù)，限制風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)能的捕獲，而在風(fēng)速減小時(shí)通過(guò)調(diào)小槳距角來(lái)增大風(fēng)能利用系數(shù)，使機(jī)組的輸出功率一直保持在額定值。

4 結(jié)束語(yǔ)
從仿真結(jié)果中可以看出，兩種控制策略都可以滿足變槳控制的控制目標(biāo)，但是帶增益調(diào)度控制器的控制策略有更好的控制效果。在風(fēng)速高于額定較多的較大風(fēng)速階段，兩種控制策略的控制效果相差不大；但在風(fēng)速更接近額定，所需槳距角較小的階段，帶增益調(diào)度的控制策略使槳距角變化更加靈敏，可以輸出更大功率，并且輸出功率更加平穩(wěn)。