桨距角控制

摘要： 当电网发生输电阻塞、直流闭锁、短路故障等异常状况时,迅速降低风电机组有功输出可有效减小系统发生安全稳定事故的风险.风电机组的变流器能够快速准确地控制有功输出,然而,由于桨距角动作缓慢,风力机捕获的机械功率难以及时调整以匹配速降后的有功输出,所累积的盈余能量易造成转子过转速,损害风力机机械系统.为此,提出一种通过协调控制直流卸荷电路与风力机桨距角实现转子转速保护的双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)有功输出速降方案.在通过转子侧变流器将有功输出迅速降至指令值后,即投入卸荷电阻消耗不平衡能量来及时抑制过转速,同时尽快调整桨距角从根本上消除盈余能量,切出卸荷电阻,在更长时间尺度下维持初始转速.分别在执行上级有功速降指令与低电压穿越两种场景下,通过与现有仅依赖桨距角或能量装置的两种典型DFIG功率控制方案和常用撬棒保护方案的仿真对比,验证了该方案的多方面优越性.

摘要： 对风电主导的微电网一次调频方法进行研究.首先,提出双馈感应式风机(DFIG)限转矩惯性控制方法,使风机能在短时内提取大量转子动能,对微电网进行频率支撑;然后,提出附加桨距角调整的补偿方法,通过桨距角变化使风机捕获更多机械功率,减少电网频率二次跌落幅度;最后,在Matlab/Simulink环境下,构建微电网模型并进行仿真.仿真结果表明:在不同的风速下,文中方法能提升微电网频率调整的动态响应能力,有效地减少电网频率二次跌落幅度.

摘要： 提出了一款基于扰动观测器的分数阶比例-积分-微分(Perturbation observer based Fractional-order Proportional-Integral-Derivative,PoFoPID)控制策略,以在永磁同步发电机(Permanent Magnetic Synchronous Generator,PMSG)高于额定风速的工况下,通过变桨距角控制,将发电机输出功率维持在其额定值附近.首先,将PMSG的系统非线性、参数不确定性和未建模动态等聚合为新的扰动,并采用扰动观测器对其进行在线估计.然后,设计分数阶PID控制对该扰动估计进行实时完全补偿,以提高系统动态特性.此外,PoFoPID控制器参数通过群天牛算法寻优获得,避免了常规PID控制参数依赖人工整定的缺陷.斜坡风速、随机风速和参数不确定算例下的仿真结果表明,与矢量控制、基于扰动观测器的PID控制和反馈线性化控制相比,所提PoFoPID控制具有满意的输出功率稳定效果.最后,基于dSpace进行的硬件在环实验(Hardware-in-loop,HIL)验证了所提方法的硬件可行性.

摘要： 随着可再生能源的大规模开发,以风能为代表的可再生能源大量并入电网,且渗透率不断提高.一方面,由于惯性时间常数较小的风电机组替代了传统发电机组,系统的总体惯量减少;另一方面,由于风能本身所具有的间歇性、随机性,系统的频率特性发生改变,调频能力随之减弱.风电参与调频是解决风电上网约束的有效手段之一.为此,对风电参与调频领域的研究进行综述,首先以双馈风电机组和永磁直驱风电机组这2类最常用的变速风电机组调频控制策略为例,综述风电机组转子超速控制、桨距角控制、虚拟惯量综合控制、虚拟同步发电机控制,储能与风电调频以及多控制策略联合的原理、优缺点和发展趋势等;然后针对风电场参与系统调频的若干问题进行分析;最后对本领域未来可研究的问题进行展望.

摘要： 随着大规模风电并网运行,单独依靠传统发电机组难以有效平抑风功率波动,有必要采用自动发电控制(automatic generation control,AGC)把风电场纳入电力系统调频控制,从而保证电力系统稳定运行.首先,通过分析双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的机械特性,兼顾风电并网运行的经济性,提出一种高风速工况下风电机组限功率运行参与电网二次调频以及平抑中低风速工况下的风功率波动的控制策略;其次,通过改进传统的桨距角控制使得高风速风电机组能够灵活响应电网的调度指令;最后,在4机2区域系统中搭建了含有风电场的自动发电控制模型,仿真结果验证了所提控制方案的有效性,说明风电机组可以快速灵活地响应系统的调度指令,减少联络线交换功率窜动以及频率变化,提高风电消纳能力和电力系统稳定性.

摘要： 随着大规模风电并网运行,单独依靠传统发电机组难以有效平抑风功率波动,有必要采用自动发电控制(automatic generation control,AGC)把风电场纳入电力系统调频控制,从而保证电力系统稳定运行。首先,通过分析双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的机械特性,兼顾风电并网运行的经济性,提出一种高风速工况下风电机组限功率运行参与电网二次调频以及平抑中低风速工况下的风功率波动的控制策略;其次,通过改进传统的桨距角控制使得高风速风电机组能够灵活响应电网的调度指令;最后,在4机2区域系统中搭建了含有风电场的自动发电控制模型,仿真结果验证了所提控制方案的有效性,说明风电机组可以快速灵活地响应系统的调度指令,减少联络线交换功率窜动以及频率变化,提高风电消纳能力和电力系统稳定性。

摘要： 基于风机模拟实验平台，本文验证了作者提出的用于风力发电系统桨距角控制的逆系统控制器的性能。由于系统动态呈典型的非仿射非线性特性，该控制器根据逆系统控制理论的相关方法，直接使用风力机制造商提供的数据对呈非线性的风机特性进行建模，通过多时间尺度方法将模型转化为具有非仿射型非线性特性的一阶动态系统，然后使用逆系统与之级联，使级联系统呈“伪线性”。同时，为消除参数不确定性、风速检测误差和发电机转矩扰动对系统输出功率的影响控制器中额外加入了鲁棒补偿器。风机模拟平台上的实验表明，相比传统PI控制器，ISC控制器能使系统输出功率更加稳定，并能降低桨距角的调节频率和减小其调节幅度，有利于降低系统机械疲劳。此外还具有结果简单，参数易整定的特点，易于在嵌入式控制器中实现。

摘要： 一种用于桨距角测量的和/或用于构造用于桨距角测量的测量系统的方法，所述桨距角测量在风力发电设备的转子叶片上进行，转子叶片(100)具有叶根(114)并且沿叶片纵轴线(180)的方向延伸，所述转子叶片以转子叶片的叶根(114)在风力发电设备的围绕转子轴线(36)转动或者能转动的转子轮毂(20)上围绕叶片纵轴线(180)能转动地支承或被支承，其中，至少一个截面弦方向指示器(430)相对于叶根(114)有间距地与转子叶片(100)固定连接，所述至少一个截面弦方向指示器定义截面弦方向指示器方向(160)，截面弦方向指示器方向对于转子叶片(100)的截面弦(140)在截面弦方向指示器(430)位置处的方向是指示性的，其中，转子叶片(100)或者转子叶片的至少一个与截面弦方向指示器(430)固定连接的转子叶片部分(101)在其与所述截面弦方向指示器(430)连接之前在制造模(200)中制造，其中，在转子叶片(100)或者转子叶片部分(101)置于制造模(200)中期间，所述截面弦方向指示器(430)在相对于制造模(200)定义的位置中与所述转子叶片(100)或者转子叶片部分(101)固定地连接。

摘要： 本发明涉及一种用于设定风能设施的转子的转子叶片(108)的桨距角(324)的方法、一种用于设定风能设施的转子的转子叶片的桨距角的控制设备和一种风能设施。本发明的用于设定风能设施(100)的转子(106)的转子叶片的桨距角(324)的方法尤其用于避免吸力侧的流动分离，其中为了设定桨距角(324)，转子叶片可借助于变桨驱动器(116，314)围绕转子叶片纵轴线(112)旋转运动，该方法包括如下步骤：确定(400)转子(106)的空气动力学功率(322)；根据空气动力学功率(322)求取(402)桨距角期望值(312)；和根据所求取的桨距角期望值(312)设定(404)桨距角(324)。

摘要： 一种用于桨距角测量的和/或用于在风力发电设备的转子叶片(100)上构造用于桨距角测量的测量系统的方法，转子叶片(100)具有叶根(114)并且沿叶片纵轴线(180)的方向延伸，所述转子叶片以转子叶片的叶根(114)在风力发电设备的围绕转子轴线(36)转动或者能转动的转子轮毂(20)上围绕叶片纵轴线(180)能转动地支承或被支承，其中，至少一个截面弦方向指示器(430)相对于叶根(114)有间距地与转子叶片(100)固定连接，所述至少一个截面弦方向指示器定义截面弦方向指示器方向(160)，截面弦方向指示器方向对于转子叶片(100)的截面弦(140)在截面弦方向指示器(430)位置处的方向是指示性的，其中，转子叶片(100)或者转子叶片的至少一个与截面弦方向指示器(430)固定连接的转子叶片部分(101)在其与所述截面弦方向指示器(430)连接之前在制造模(200)中制造，其中，在转子叶片(100)或者转子叶片部分(101)置于制造模(200)中期间，所述截面弦方向指示器(430)在相对于制造模(200)定义的位置中与所述转子叶片(100)或者转子叶片部分(101)固定地连接。

摘要： 本申请公开了一种风力发电机组的桨距角控制方法及控制器，对风力发电机组的动态特性进行空气动力学分析，建立实际动力学模型；根据实际动力学模型，生成具备理想动态特性的参考模型，参考模型的输入为桨距角，参考模型的输出为发电机转速；根据参考模型，对风力发电机组进行状态预测，确定风力发电机组的桨距角控制律，桨距角控制律用于调整风力发电机组的桨距角，以使风力发电机组输出的实际发电机转速偏离额定发电机转速时，将风力发电机组输出的实际发电机转速调整为额定发电机转速。这样，当风速变化时，发电机转速能够很好地维持在额定转速附近，均方误差很小，参数调整方便，发电机转速波动小，控制精度高，可靠性强。

摘要： 本发明提出了一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法，其方法步骤如下：搭建双馈风力发电机整机仿真模型；运行仿真模型，验证有效性；改变PI参数，验证不同风速和风向下最佳桨距角控制器中PI参数的不同；对全风速段内各风速下参数值进行记录；获取神经网络算法模块；在桨距角控制模块加入神经网络算法模块；计算出同一叶片到达同一空间位置的间隔时间，将神经网络算法模块获得PI控制器参数传到PI控制器中；比较固定PI参数和神经网络动态调节桨距角PI参数下风轮叶片攻角的变化曲线。本发明的有益效果如下：加快独立桨距角的调节，且减少了发电机功率和转速的调节时间，加速了系统稳定。

摘要： 本发明公开了一种考虑风力机变桨控制器积分饱和的自适应桨距角控制方法，针对风力机采取桨距角调节方式实现限功率控制的过程中，由于积分饱和作用导致PI变桨控制器性能下降的现象，提出了一种抗积分饱和的自适应桨距角控制方法，在考虑变桨执行机构的惯性、速率限制特点的基础上，通过桨距角参考指令和实际指令的差值对PI控制器的积分时间常数进行自适应调整，实现风力机PI变桨控制器的抗积分饱和运行，有效避免了风速剧烈波动时控制器性能下降的问题。本发明提出了适用于风力机变桨系统的抗积分饱和方法，改进了风速剧烈波动时风力机PI变桨控制器的控制性能，可以减弱风轮转速的波动程度，能够减小变桨机构的动作幅度，缓解变桨系统的机械疲劳。

摘要： 本申请公开了一种风力发电机组的桨距角控制方法及控制器，对风力发电机组的动态特性进行空气动力学分析，建立实际动力学模型；根据实际动力学模型，生成具备理想动态特性的参考模型，参考模型的输入为桨距角，参考模型的输出为发电机转速；根据参考模型，对风力发电机组进行状态预测，确定风力发电机组的桨距角控制律，桨距角控制律用于调整风力发电机组的桨距角，以使风力发电机组输出的实际发电机转速偏离额定发电机转速时，将风力发电机组输出的实际发电机转速调整为额定发电机转速。这样，当风速变化时，发电机转速能够很好地维持在额定转速附近，均方误差很小，参数调整方便，发电机转速波动小，控制精度高，可靠性强。

摘要： 本发明提出了一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法，其方法步骤如下：搭建双馈风力发电机整机仿真模型；运行仿真模型，验证有效性；改变PI参数，验证不同风速和风向下最佳桨距角控制器中PI参数的不同；对全风速段内各风速下参数值进行记录；获取神经网络算法模块；在桨距角控制模块加入神经网络算法模块；计算出同一叶片到达同一空间位置的间隔时间，将神经网络算法模块获得PI控制器参数传到PI控制器中；比较固定PI参数和神经网络动态调节桨距角PI参数下风轮叶片攻角的变化曲线。本发明的有益效果如下：加快独立桨距角的调节，且减少了发电机功率和转速的调节时间，加速了系统稳定。

摘要： 本发明公开了一种考虑风力机变桨控制器积分饱和的自适应桨距角控制方法，针对风力机采取桨距角调节方式实现限功率控制的过程中，由于积分饱和作用导致PI变桨控制器性能下降的现象，提出了一种抗积分饱和的自适应桨距角控制方法，在考虑变桨执行机构的惯性、速率限制特点的基础上，通过桨距角参考指令和实际指令的差值对PI控制器的积分时间常数进行自适应调整，实现风力机PI变桨控制器的抗积分饱和运行，有效避免了风速剧烈波动时控制器性能下降的问题。本发明提出了适用于风力机变桨系统的抗积分饱和方法，改进了风速剧烈波动时风力机PI变桨控制器的控制性能，可以减弱风轮转速的波动程度，能够减小变桨机构的动作幅度，缓解变桨系统的机械疲劳。

摘要： 本发明公开螺旋桨的桨距角控制装置及控制方法。根据本实施例的一个实施方式，本实施例的一目的在于，提供尽管螺旋桨的转数和船舶的速度不规则地发生变化，也可通过运算出具有最大效率的桨距角来以具有相应桨距角的方式控制螺旋桨的桨距角的控制装置及控制方法。