论文摘要
随着世界风电行业的火爆,特别是中国的风电行业,每年都以100%的速度在增长,以至于世界各大风电巨头都加紧抢占中国市场。伴随着电子信息和控制技术的进步,风电机组向着大容量、永磁直驱和海上风机的方向发展。目前,兆瓦级风电机组普遍采用变速变距控制技术,此种控制手段可以实现最大风能捕获,有效地改善并网电能质量,减小机组传动链和塔架的载荷,从而延长风机的使用寿命。风电机组是一个多输入多输出的高阶非线性复杂系统,加上风速的随机性,使得风机的输出功率不稳定。本文通过Bladed风机设计软件对机组进行模态线性化,得到风机的线性化模型；应用MATLAB软件载入生成的模型并设计风机的控制器,包括：阻尼滤波器、转矩控制器和变桨控制器。通过设置阻尼滤波器的参数,进而改变传动链的阻尼,减小外界的干扰信号和传动链的振动,从而减小机组的载荷；转矩控制器是在切入风速与额定风速之间时起作用,通过控制发电机转矩,从而控制风轮和发电机转速,实现最佳叶尖速比运行；变桨控制器是在切入风速之前和额定风速之后起作用,在切入风速之前,通过调节桨距角,利用风轮的气动特性使风机在较小风速就能自启动。在额定风速之后,通过变桨限制功率的输出,使输出功率恒定。在控制器中应用RBF神经网络在线整定PID参数,使系统的快速性和稳定性更好。风电机组运行的最终目的是在安全、稳定运行的前提下实现最大风能捕获,通过加入转矩控制器和变桨距控制器来实现,并运用RBF神经网络在线整定PID参数,使整个控制系统具有良好的控制效果；由于机组的叶片、传动链和塔架都存在着固有频率,所以在两个控制器中加入阻尼器的设计,进而减小整个系统的载荷,延长机组的使用寿命；应用Bladed风机设计软件对机组参数进行仿真,经过对比分析,说明控制器设计合理,满足控制系统要求。