專利名稱：兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系 統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距控制的基本目標(biāo)是從風(fēng)能中獲取最大能量并提供用 戶可以接受的電力質(zhì)量，而由于風(fēng)速的隨機(jī)性及氣動(dòng)效應(yīng)的影響，變槳距系統(tǒng)已成為多變 量強(qiáng)非線性不確定系統(tǒng)。常規(guī)變槳距系統(tǒng)通過PID控制來實(shí)現(xiàn)其控制目的，這種方法首先 需要建立有效的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，但由于空氣動(dòng)力學(xué)的不確定性和系統(tǒng)模型的復(fù)雜性，往往 建立一個(gè)精確的系統(tǒng)模型非常困難，而且對于變槳距系統(tǒng)這樣復(fù)雜的被控對象，則非常不 便于調(diào)節(jié)控制參數(shù)，很難取得滿意的控制效果
發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系 統(tǒng)及控制方法，目的是能更準(zhǔn)確地根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)整槳距角。為達(dá)上述目的本發(fā)明兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)，由下述結(jié)構(gòu)構(gòu) 成一個(gè)模糊控制器，用于對偏差值進(jìn)行模糊控制，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè) PID控制器，用于對偏差值進(jìn)行運(yùn)算，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè)模糊切換控制 器，用于疊加模糊控制器和PID控制器輸出的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳遞給PLC;—個(gè)PLC， 用于接收模糊切換控制器處理的信號(hào)并對變槳電機(jī)進(jìn)行控制；一個(gè)變槳電機(jī)，根據(jù)PLC的 信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)槳距角。兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)微分器，用于對偏差值進(jìn) 行微分運(yùn)算后，再傳送給模糊控制器；模糊控制器根據(jù)誤差值和誤差微分值進(jìn)行模糊控制。兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)的控制方法，由下述步驟構(gòu)成當(dāng)輸入 信號(hào)與輸出信號(hào)存在偏差時(shí)，對偏差值進(jìn)行處理，并將處理的結(jié)果傳送給PLC ；PLC對傳送 過來的信號(hào)進(jìn)行處理后把對應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給變槳電機(jī)，進(jìn)行槳距角的控制和調(diào)整，當(dāng) 偏差值達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)后，變槳電機(jī)停止工作。對偏差值進(jìn)行處理包括下述步驟偏差值和經(jīng)過微分器的偏差微分值共同進(jìn)入模 糊控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)偏差值進(jìn)入PID控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過模糊切換控制器 將模糊控制器處理的結(jié)果和PID控制器處理的結(jié)果進(jìn)行疊加，將疊加后的結(jié)果傳送到PLC。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果由于模糊控制不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，具有控制機(jī)理和 策略易于接受和理解，設(shè)計(jì)簡單，應(yīng)用方便的特點(diǎn)，因此將模糊控制與PID控制兩者結(jié)合起 來的模糊PID智能控制器，控制更準(zhǔn)確可靠，可以滿足槳距角精確控制的要求，非常適合于 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模和控制。


圖1是本發(fā)明的框圖。圖中1、微分器；2、模糊控制器；3、PID控制器；4、模糊切換控制器；5、PLC ；6、變
槳電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖所示本發(fā)明兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)，由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成一 個(gè)模糊控制器2，用于對偏差值進(jìn)行模糊控制，并將信號(hào)送到模糊切換控制器4; 一個(gè)PID控 制器3，用于對偏差值進(jìn)行運(yùn)算，并將信號(hào)送到模糊切換控制器4 ；一個(gè)模糊切換控制器4， 用于疊加模糊控制器2和PID控制器3輸出的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳遞給PLC5 ；—個(gè) PLC5，用于接收模糊切換控制器4處理的信號(hào)并對變槳電機(jī)6進(jìn)行控制；一個(gè)變槳電機(jī)6， 根據(jù)PLC5的信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)槳距角，一個(gè)微分器1，用于對偏差值進(jìn)行微分運(yùn)算后，再傳送給 模糊控制器2 ；模糊控制器2根據(jù)誤差值和誤差微分值進(jìn)行模糊控制。兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)的控制方法，由下述步驟構(gòu)成當(dāng)輸入 信號(hào)與輸出信號(hào)存在偏差時(shí)，對偏差值e進(jìn)行處理，并將處理的結(jié)果傳送給PLC ;PLC對傳送 過來的信號(hào)進(jìn)行處理后把對應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給變槳電機(jī)，進(jìn)行槳距角的控制和調(diào)整，當(dāng) 偏差值e達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)后，變槳電機(jī)停止工作。對偏差值進(jìn)行處理包括下述步驟偏差值e和經(jīng)過微分器1的偏差微分值ec共同 進(jìn)入模糊控制器2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)偏差值e進(jìn)入PID控制器3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過模糊 切換控制器4將模糊控制器2處理的結(jié)果Upuzzy和PID控制器3處理的結(jié)果Upid進(jìn)行疊加， 將疊加后的結(jié)果 傳送到PLC5。所述的變槳電機(jī)調(diào)整后，繼續(xù)對是否有偏差值進(jìn)行檢測，如果有偏差值則智能控 制器繼續(xù)工作。本發(fā)明是一種通過模糊規(guī)則來切換兩種控制算法的無觸點(diǎn)切換方式，兩種控制方 式的切換根據(jù)控制偏差e的大小按照固定的模糊邏輯公式進(jìn)行切換，采用加權(quán)的方式進(jìn)行 疊加。當(dāng)變槳系統(tǒng)存在大偏差時(shí)，模糊控制起主要作用，所占權(quán)重較大，保證控制的快速性 和抑制超調(diào)；小偏差時(shí)，PID控制起主要作用，所占權(quán)重較大，以消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。本發(fā)明是綜合模糊控制和PID控制算法兩者優(yōu)點(diǎn)的基于模糊切換的模糊PID分 段復(fù)合控制智能控制算法，使系統(tǒng)具有較好的動(dòng)靜態(tài)性能及風(fēng)速擾動(dòng)的魯棒性，平穩(wěn)的調(diào) 整了槳距角，保證變槳距控制系統(tǒng)準(zhǔn)確跟蹤風(fēng)速變化進(jìn)行可靠工作。這個(gè)方案不僅克服了 PID控制算法難于建立精確數(shù)學(xué)模型的缺點(diǎn)，而且滿足了最大能量獲取、保證可靠運(yùn)行和提 供良好發(fā)電質(zhì)量的控制目標(biāo)。
權(quán)利要求
兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)，其特征在于由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)模糊控制器，用于對偏差值進(jìn)行模糊控制，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè)PID控制器，用于對偏差值進(jìn)行運(yùn)算，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè)模糊切換控制器，用于疊加模糊控制器和PID控制器輸出的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳遞給PLC；一個(gè)PLC，用于接收模糊切換控制器處理的信號(hào)并對變槳電機(jī)進(jìn)行控制；一個(gè)變槳電機(jī)，根據(jù)PLC的信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)槳距角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)，其特征在于還包 括一個(gè)微分器，用于對偏差值進(jìn)行微分運(yùn)算后，再傳送給模糊控制器；模糊控制器根據(jù)誤差 值和誤差微分值進(jìn)行模糊控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)的控制方法，其特 征在于由下述步驟構(gòu)成當(dāng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)存在偏差時(shí)，對偏差值進(jìn)行處理，并將處理 的結(jié)果傳送給PLC ；PLC對傳送過來的信號(hào)進(jìn)行處理后把對應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給變槳電機(jī)， 進(jìn)行槳距角的控制和調(diào)整，當(dāng)偏差值達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)后，變槳電機(jī)停止工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)的控制方法，其特 征在于對偏差值進(jìn)行處理包括下述步驟偏差值和經(jīng)過微分器的偏差微分值共同進(jìn)入模糊 控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)偏差值進(jìn)入PID控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過模糊切換控制器將 模糊控制器處理的結(jié)果和PID控制器處理的結(jié)果進(jìn)行疊加，將疊加后的結(jié)果傳送到PLC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能變槳距控制系統(tǒng)及控制方法。由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)模糊控制器，用于對偏差值進(jìn)行模糊控制，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè)PID控制器，用于對偏差值進(jìn)行運(yùn)算，并將信號(hào)送到模糊切換控制器；一個(gè)模糊切換控制器，用于疊加模糊控制器和PID控制器輸出的信號(hào)并將處理后的信號(hào)傳遞給PLC；一個(gè)PLC，用于接收模糊切換控制器處理的信號(hào)并對變槳電機(jī)進(jìn)行控制；一個(gè)變槳電機(jī)，根據(jù)PLC的信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)槳距角。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果控制更準(zhǔn)確可靠，可以滿足槳距角精確控制的要求，非常適合于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模和控制。
文檔編號(hào)F03D7/00GK101865079SQ201010201478
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者姜楊, 譚福陽 申請人:沈陽瑞祥風(fēng)能設(shè)備有限公司