一种含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法，属于风电机组控制系统领域，其包括建立风电机组的数学模型，得到变桨距控制器输出的桨距角期望值与变桨距执行机构输出的桨距角实际值的数学表达式、设计变桨距执行机构的死区补偿器，得到桨距角补偿值的数学表达式、测量风轮机周边的风速和风力发电机输出的有功功率、计算出桨距角期望值并分别传送至变桨距执行机构和变桨距执行机构的死区补偿器、计算出桨距角实际值和桨距角补偿值并传送给风轮机的内部调相器、风轮机的内部调相器对风轮机进行调节。该方法很好的解决了风电机组运行中，变桨距执行机构死区对整个系统的干扰和影响，提升风电机组的运行状态，保证功率输出的稳定性。
【专利说明】-种含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于风电机组控制系统领域，具体涉及一种含有死区补偿器的风电机组变 桨距控制方法。
【背景技术】
[0002] 风能，作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，并得到快速的发 展。对于风能的利用，主要依靠于风电机组来进行能量转换。风电机组控制系统是机组正 常运行的核心，其控制技术是风电机组的关键技术之一，与风电机组的其他部分关系密切， 其精确的控制、完善的功能将直接影响整个机组的安全与效率。
[0003] 变桨距控制技术作为风电机组的一种主流控制技术已经得到了广泛的应用，然 而，由于风能具有很强的随机性、间歇性和不可调控等性质，再加上变桨距执行机构存在死 区以及其他诸多不确定因素，使得变桨距控制系统具有参数非线性、参数时变性、滞后性等 特点，特别是变桨距执行机构死区所带来的影响，使得变桨距系统的控制调节存在偏差，造 成风电机组输出功率不稳定。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种含有死区补偿器的风电机组变桨距控 制方法。
[0005] 本发明的技术方案：
[0006] 步骤1 :建立风电机组的数学模型，得到变桨距控制器输出的桨距角期望值β ,与 变桨距执行机构输出的桨距角实际值β的数学表达式：
【权利要求】
1. 一种含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1:建立风电机组的数学模型，得到变桨距控制器输出的桨距角期望值的数学 表达式、变桨距执行机构输出的桨距角实际值0的数学表达式； 步骤2 :根据步骤1的结果，设计变桨距执行机构的死区补偿器，得到桨距角补偿值的 数学表达式； 步骤3 :测量现场风轮机周边的风速V和风力发电机输出的有功功率P并传送至变桨 距控制器； 步骤4 :变桨距控制器计算出桨距角期望值并分别传送至变桨距执行机构和变桨 距执行机构的死区补偿器； 步骤5 :变桨距执行机构计算出桨距角实际值P并传送给风轮机的内部调相器，同时， 变桨距执行机构的死区补偿器计算出桨距角补偿值A 也传送给风轮机的内部调相器； 步骤6 :根据接收到的桨距角值，即桨距角实际值P和桨距角补偿值A 风轮机的 内部调相器对风轮机进行调节。
2. 根据权利要求1所述的含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法，其特征在于：所述的步骤1中得到的变桨距控制器输出的桨距角期望值的数学表达式、变桨距执行 机构输出的桨距角实际值P的数学表达式，为共同的一个关系式，如式（1)所示：
式中：CPU，￠)为风能利用系数。
3. 根据权利要求1所述的含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法，其特征在于：所述步骤2中的设计变桨距执行机构的死区补偿器，得到桨距角补偿值A 的数学表达 式，方法按如下步骤进行： 步骤2. 1 :建立变桨距执行机构死区的数学模型； 变桨距执行机构死区的数学模型如式（3)所示：
式中：D' (u)表示关于变桨距执行机构死区的函数表达式；\为离开变桨距执行机构 死区上限风速大小，m/s ;bi为进入变桨距执行机构死区下限风速大小，m/s ;u为变桨距执 行机构死区的输入；gju)为当u彡\时变桨距执行机构死区函数表达式；gl(u)为当USb1时变桨距执行机构死区函数表达式； 步骤2. 2 :利用第一神经网络，对风电机组的非线性动态函数f(x)进行估计； f(x) =W1^o (V1tX1)+e ! (4) 式中夂=[X1 x2?xn 1]T e Rn+1 W1为第一神经网络输入层与隐层之间的权矩阵； 为第一神经网络隐层与输出层之间的理想权矩阵；e i为第一神经网络重构误差； 〇为激活函数，考虑到阈值作用，激活函数选为<7(z)=[吨）If e ，其中，
-为隐层节点数，Z代表整个系统的广义输出；而实际的第一神经网络 的输出，即风电机组的非线性动态函数f(X)的估计值为 / = W1tO(V1tX1) (5) 式中，W1为第一神经网络隐层与输出层之间的实际权矩阵；则第一神经网络估计误差 表示为 f-/(X) = W17 a-￡, (6) 式中^ =K-JF14为神经网络权值估计误差； 步骤2. 3 :设计变桨距执行机构死区的补偿器，并将步骤2. 2所得的估计值作为补偿参 考值，得到桨距角补偿值A 的数学表达式； 在补偿器设计中利用第二神经网络的输出％ ,抵消由变桨距执行机构死区引起的系统 调节误差n (U)，其中第二神经网络输入为u。； 利用第二神经网络得到桨距角补偿值A 的广义数学表达式为 up = W2T(T(V^X2)+￡2 (7) 式中：w2为第二神经网络隐层与输出层之间的实际权矩阵；X2= [X1 VXn l]Te Rn+1 ; V2为第二神经网络输入层与隐层之间的权矩阵；e 2为第二神经网络重构误差。
4.根据权利要求1所述的含有死区补偿器的风电机组变桨距控制方法，其特征在于：所述步骤3中利用风速传感器测量现场风轮机周边的风速V、利用霍尔电压、电流传感器分 另IJ测得风力发电机输出的电压和电流，两者相乘得到风力发电机输出的有功功率P。
【文档编号】F03D7/00GK104343628SQ201410432782
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】王占山, 沈政委, 蔡超, 刘磊, 王继东, 侯硕楠 申请人:东北大学