一種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，屬于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)領(lǐng)域，其包括建立風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，得到變槳距控制器輸出的槳距角期望值與變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的槳距角實(shí)際值的數(shù)學(xué)表達(dá)式、設(shè)計(jì)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器，得到槳距角補(bǔ)償值的數(shù)學(xué)表達(dá)式、測量風(fēng)輪機(jī)周邊的風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的有功功率、計(jì)算出槳距角期望值并分別傳送至變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器、計(jì)算出槳距角實(shí)際值和槳距角補(bǔ)償值并傳送給風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部調(diào)相器、風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部調(diào)相器對風(fēng)輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方法很好的解決了風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中，變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)對整個(gè)系統(tǒng)的干擾和影響，提升風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，保證功率輸出的穩(wěn)定性。
【專利說明】-種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變 槳距控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能，作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，并得到快速的發(fā) 展。對于風(fēng)能的利用，主要依靠于風(fēng)電機(jī)組來進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)是機(jī)組正 常運(yùn)行的核心，其控制技術(shù)是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一，與風(fēng)電機(jī)組的其他部分關(guān)系密切， 其精確的控制、完善的功能將直接影響整個(gè)機(jī)組的安全與效率。
[0003] 變槳距控制技術(shù)作為風(fēng)電機(jī)組的一種主流控制技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，然 而，由于風(fēng)能具有很強(qiáng)的隨機(jī)性、間歇性和不可調(diào)控等性質(zhì)，再加上變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在死 區(qū)以及其他諸多不確定因素，使得變槳距控制系統(tǒng)具有參數(shù)非線性、參數(shù)時(shí)變性、滯后性等 特點(diǎn)，特別是變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)所帶來的影響，使得變槳距系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)存在偏差，造 成風(fēng)電機(jī)組輸出功率不穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控 制方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] 步驟1 :建立風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，得到變槳距控制器輸出的槳距角期望值β ,與 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的槳距角實(shí)際值β的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

【權(quán)利要求】
1. 一種含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟1:建立風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，得到變槳距控制器輸出的槳距角期望值的數(shù)學(xué) 表達(dá)式、變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的槳距角實(shí)際值0的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 步驟2 :根據(jù)步驟1的結(jié)果，設(shè)計(jì)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器，得到槳距角補(bǔ)償值的 數(shù)學(xué)表達(dá)式； 步驟3 :測量現(xiàn)場風(fēng)輪機(jī)周邊的風(fēng)速V和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的有功功率P并傳送至變槳 距控制器； 步驟4 :變槳距控制器計(jì)算出槳距角期望值并分別傳送至變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變槳 距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器； 步驟5 :變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算出槳距角實(shí)際值P并傳送給風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部調(diào)相器，同時(shí)， 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器計(jì)算出槳距角補(bǔ)償值A(chǔ) 也傳送給風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部調(diào)相器； 步驟6 :根據(jù)接收到的槳距角值，即槳距角實(shí)際值P和槳距角補(bǔ)償值A(chǔ) 風(fēng)輪機(jī)的 內(nèi)部調(diào)相器對風(fēng)輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，其特征在于：所述的步驟1中得到的變槳距控制器輸出的槳距角期望值的數(shù)學(xué)表達(dá)式、變槳距執(zhí)行 機(jī)構(gòu)輸出的槳距角實(shí)際值P的數(shù)學(xué)表達(dá)式，為共同的一個(gè)關(guān)系式，如式（1)所示：
式中：CPU，￠)為風(fēng)能利用系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，其特征在于：所述步驟2中的設(shè)計(jì)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)補(bǔ)償器，得到槳距角補(bǔ)償值A(chǔ) 的數(shù)學(xué)表達(dá) 式，方法按如下步驟進(jìn)行： 步驟2. 1 :建立變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)的數(shù)學(xué)模型； 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)的數(shù)學(xué)模型如式（3)所示：
式中：D' (u)表示關(guān)于變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)的函數(shù)表達(dá)式；\為離開變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu) 死區(qū)上限風(fēng)速大小，m/s ;bi為進(jìn)入變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)下限風(fēng)速大小，m/s ;u為變槳距執(zhí) 行機(jī)構(gòu)死區(qū)的輸入；gju)為當(dāng)u彡\時(shí)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)函數(shù)表達(dá)式；gl(u)為當(dāng)USb1時(shí)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)函數(shù)表達(dá)式； 步驟2. 2 :利用第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對風(fēng)電機(jī)組的非線性動(dòng)態(tài)函數(shù)f(x)進(jìn)行估計(jì)； f(x) =W1^o (V1tX1)+e ! (4) 式中夂=[X1 x2?xn 1]T e Rn+1 W1為第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層與隱層之間的權(quán)矩陣； 為第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層與輸出層之間的理想權(quán)矩陣；e i為第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)誤差； 〇為激活函數(shù)，考慮到閾值作用，激活函數(shù)選為<7(z)=[噸）If e ，其中，
-為隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)，Z代表整個(gè)系統(tǒng)的廣義輸出；而實(shí)際的第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 的輸出，即風(fēng)電機(jī)組的非線性動(dòng)態(tài)函數(shù)f(X)的估計(jì)值為 / = W1tO(V1tX1) (5) 式中，W1為第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層與輸出層之間的實(shí)際權(quán)矩陣；則第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)誤差 表示為 f-/(X) = W17 a-￡, (6) 式中^ =K-JF14為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值估計(jì)誤差； 步驟2. 3 :設(shè)計(jì)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)的補(bǔ)償器，并將步驟2. 2所得的估計(jì)值作為補(bǔ)償參 考值，得到槳距角補(bǔ)償值A(chǔ) 的數(shù)學(xué)表達(dá)式； 在補(bǔ)償器設(shè)計(jì)中利用第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出％ ,抵消由變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)引起的系統(tǒng) 調(diào)節(jié)誤差n (U)，其中第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入為u。； 利用第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到槳距角補(bǔ)償值A(chǔ) 的廣義數(shù)學(xué)表達(dá)式為 up = W2T(T(V^X2)+￡2 (7) 式中：w2為第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層與輸出層之間的實(shí)際權(quán)矩陣；X2= [X1 VXn l]Te Rn+1 ; V2為第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層與隱層之間的權(quán)矩陣；e 2為第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)誤差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有死區(qū)補(bǔ)償器的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，其特征在于：所述步驟3中利用風(fēng)速傳感器測量現(xiàn)場風(fēng)輪機(jī)周邊的風(fēng)速V、利用霍爾電壓、電流傳感器分 另IJ測得風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電壓和電流，兩者相乘得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的有功功率P。
【文檔編號】F03D7/00GK104343628SQ201410432782
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】王占山, 沈政委, 蔡超, 劉磊, 王繼東, 侯碩楠 申請人:東北大學(xué)