基于半物理仿真的變速恒頻獨立變槳距技術研究

　　摘要依據(jù)對風力機空氣動力學分析得到變槳距變速恒頻控制規(guī)律，提出了無刷雙饋電機電磁阻轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和分段PID 權系數(shù)分配的控制算法分別實現(xiàn)變速分配和獨立變槳距控制。傳統(tǒng)控制中變槳距與變速恒頻都以額定功率為界，由于風力機系統(tǒng)的大慣性、遲滯，兩算法切換過程中會引起輸出功率的波動，因此提出了以預測功率為界的綜合控制算法，該算法在自行搭建的以BLADED 軟件為模型，變槳距與控制器為實物的半物理仿真試驗臺上進行試驗分析，結(jié)果表明發(fā)電機輸出功率得到了較大穩(wěn)定。

　　關鍵詞變速恒頻，獨立變槳距，權系數(shù)，預測，半物理仿真

　　0 前言

　　風力機利用清潔的可再生風能已深受全世界的重視。隨著機組單機容量和裝機總量的增大，在電網(wǎng)中的比重也越來越大，為了得到高品質(zhì)的風力電能，對機組控制的要求也相應提高。理論上風力機應盡可能將所有風能都轉(zhuǎn)化為電能，但實際上要受到機組機械和電氣強度限制，在風速高于額定值時，必須將發(fā)電機輸出功率維持在額定功率左右（變槳距），而在風速低于額定值時，通過變速恒頻技術盡可能地捕獲最大風能。變速恒頻、變槳距技術已成為當今風力機兩大關鍵技術〔1〕。目前國外學者已經(jīng)進行了研究，但往往只偏重于其中一方面。而風力機整個控制過程中，特別風速在額定值附近變化時，兩種控制技術不斷切換，如何相互協(xié)調(diào)，對于最大限度地捕獲風能、穩(wěn)定功率輸出，減小異常突變有一定的研究意義。

　　我國風電水平相對比較落后，自行研制的風力機僅750kW，而且是定槳距控制。浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室在國家“863”計劃資助下，開始變槳距控制技術的研究，同時與其它科研組進行技術合作，結(jié)合目前研究的變速恒頻技術，依據(jù)空氣動力學分析，得出變速恒頻變槳距控制的理論基礎，并在基于國際權威風力機設計軟件Bladed 作為模型的半物理仿真試驗。