邵宜祥,刘剑,胡丽萍,过亮,方渊,黄俊杰
SHAO Yixiang,LIU Jian,HU Liping,GUO Liang,FANG Yuan,HUANG Junjie

• 1:南瑞集团有限公司

摘要(Abstract)：

针对风电机组变桨系统非线性、时滞、多干扰的特点，提出了一种风电机组变桨复合控制策略，即前馈控制与差分进化-模糊PID（比例积分微分）结合的控制策略。策略中，为了动态补偿桨距角，提高系统响应速度，将风速作为前馈信号引入控制系统；采用模糊PID控制器提高系统抑制扰动能力及鲁棒性；采用差分进化算法优化PID初始参数，并通过模糊规则对PID控制器参数进行动态修正。将所提基于差分进化-模糊PID的前馈控制应用于2 MW的变桨距直驱风电机组中，与差分进化-模糊PID控制和模糊PID控制仿真对比，结果显示所提策略可使风电机组输出功率更加稳定，验证了所提控制策略的有效性。
In view of the characteristics of non-linearity,time delay and multiple disturbances of wind turbine pitch system,this paper proposes a wind turbine pitch compound control strategy. In the strategy,wind speed is introduced into the control system as a feedforward signal to dynamically compensate the pitch angle and improve the system response speed. In order to improve the robustness and the system′s ability to suppress disturbances,a fuzzy PID(proportion-integral-derivative)controller is used. The differential evolution algorithm is adopted to optimize the initial parameters of PID,and the PID controller parameters are dynamically modified through fuzzy rules. The proposed strategy is applied to a 2 MW direct-drive wind turbine and compared with differential evolution-fuzzy PID control and fuzzy PID control. The results show that the proposed strategy can make the output power of the wind turbine more stable,which verifies the effectiveness of the proposed control strategy.

关键词(KeyWords)： 前馈控制;模糊PID;变桨控制;差分进化算法
feedforward control;fuzzy PID;pitch control;differential evolution algorithm

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家电网有限公司总部科技项目（提高风机发电效率关键技术研究）

作者(Author): 邵宜祥,刘剑,胡丽萍,过亮,方渊,黄俊杰
SHAO Yixiang,LIU Jian,HU Liping,GUO Liang,FANG Yuan,HUANG Junjie

DOI: 10.19585/j.zjdl.202205005

参考文献(References)：

• [1]张志文，王沛元，安柏楠，等.基于遗传算法PID的风电机组变桨控制[J].电力电子技术，2017,51(7):37-39.
• [2]邓宁峰，周腊吾，陈浩，等.蚁群算法在风电机组变桨控制中的应用[J].电工电能新技术，2016,35(7):69-74.
• [3]王龙，郭寅远，杨博，等.永磁同步发电机自适应分数阶变桨距角控制[J].电力系统保护与控制，2021,49(20):92-103.
• [4]钱敏慧，陈宁，孙蔚，等.变速恒频风电机组预报-校正变桨控制策略[J].电力系统自动化，2013,37(20):22-27.
• [5]窦真兰，施刚，曹云峰，等.减少风电机组转矩波动的异步变桨控制[J].电工技术学报，2014,29(1):236-245.
• [6]杨伟，邓程城，徐乐.基于模糊Smith预估的直驱风电机组变桨距控制器研究[J].电力系统保护与控制，2016,44(1):65-70.
• [7]宋文静，谢源，黄文君，等.一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略[J].科学技术与工程，2020,20(7):2719-2726.
• [8]田黄田，谢源，施铃丽，等.模糊布谷鸟算法在风电机组变桨自抗扰控制中的应用[J].太阳能学报，2021,42(1):222-229.
• [9]韦徵，陈冉，陈家伟，等.基于功率变化和模糊控制的风力发电机组变速变桨距控制[J].中国电机工程学报，2011,31(17):121-126.
• [10]曾凌霄，刘宏伟，李伟，等.基于变桨系统的功率与载荷双目标协同控制[J].浙江大学学报（工学版），2021,55(4):750-756.
• [11]何玉林，黄帅，杜静，等.基于前馈的风力发电机组变桨距控制[J].电力系统保护与控制，2012,40(3):15-20.
• [12] JIA C,WANG L,MENG E,et al.Combining LIDAR and LADRC for intelligent pitch control of wind turbines[J].Renewable Energy,2021,169:1091-1105.
• [13]郭鹏.模糊前馈与模糊PID结合的风力发电机组变桨距控制[J].中国电机工程学报，2010,30(8):123-128.
• [14] LIU B,LI Z,DONG X,et al. Impedance modeling and controllers shaping effect analysis of PMSG wind turbines[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2021,9(2):1465-1478.
• [15] LIU B,LI Z,CHEN X,et al.Recognition and vulnerability analysis of key nodes in power grid based on complex network centrality[J]. IEEE Transactions on Circuits and SystemsⅡ：Express Briefs,2018,65(3):346-350.
• [16]许国东，吴跨宇，杨靖，等.风电机组惯性能量支撑过程量化分析[J].浙江电力，2019,38(2):44-49.
• [17]我国海上风电场送电系统与并网关键技术研究取得重要进展[J].浙江电力，2017,36(8):85.
• [18]黄萃.风力发电系统的暂态仿真模型研究[J].浙江电力，2010,29(7):22-27.