帶增益調(diào)度的風力發(fā)電變槳距控制研究

圖5為變槳執(zhí)行機構(gòu)模型，其中由控制器給出槳矩角參考值βref，并與實際β比較得出△β，通過變矩驅(qū)動機構(gòu)改變槳距角。由于大容量的風機槳葉重達數(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態(tài)，當槳矩角和槳矩速率小于飽和限度時，槳矩動態(tài)呈線性。
變槳執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)學模型可以描述如下：

3 變槳控制仿真
本文研究的重點是風力機在額定風速以上的變槳控制，所以仿真區(qū)域選定在風速高于額定值且風速變化較大的階段，在此階段，捕獲的風能變化量引起的轉(zhuǎn)速變化通過改變發(fā)電機轉(zhuǎn)矩來平衡，且由于風輪的大慣性，可以認為風輪和發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持不變。仿真中用到的風力機組參數(shù)有：機組額定輸出功率l 500kW，額定風速14m／s，風輪半徑35m。圖6是對兩種控制測量進行仿真得到的仿真波形。
從圖6中可以看出，用機組輸出功率來控制槳距角可以滿足變槳控制的需要。在額定風速以上，通過變槳距控制可以在風速增大時調(diào)大槳距角，減小風能利用系數(shù)，限制風機對風能的捕獲，而在風速減小時通過調(diào)小槳距角來增大風能利用系數(shù)，使機組的輸出功率一直保持在額定值。

4 結(jié)束語
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，但是帶增益調(diào)度控制器的控制策略有更好的控制效果。在風速高于額定較多的較大風速階段，兩種控制策略的控制效果相差不大；但在風速更接近額定，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)。