一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，该方法为：依据叶片方位角θ进行独立变桨控制分区；当桨叶叶片旋转到的当前位置与水平面之间的夹角小于预设角度时，采用基于方位角权系分配的独立变桨控制进行变桨调节；当桨叶叶片旋转到的当前位置与水平面之间的夹角大于预设角度时，采用基于SVM模糊权系数的独立变桨控制进行变桨调节。与现有技术相比，本发明专利技术实现了风机在维持输出功率的稳定性的同时，缓解风轮的不平衡载荷。缓解风轮的不平衡载荷。缓解风轮的不平衡载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，尤其是涉及一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法。

技术介绍

[0002]独立变桨控制主要分为两类，一种是基于受力分析的控制，该策略以抑制气动载荷为目标，先进行载荷测量，再根据某种控制算法分别对桨叶进行独立控制；另一种是基于叶片方位角变化的控制，该策略对风机载荷模型的依赖性较小，只需测量叶片方位角，再通过周期性改变桨叶的桨距角降低载荷。
[0003]目前，对于风机独立变桨距中的桨距角控制，多数使用传统的PI控制或复合PI控制、模糊自抗扰、LQG控制、滑模变结构控制以及神经网络控制等；然而，风能具有随机性和不稳定性特点，以及实际运行过程中还会遇到风切变、塔影效应、湍流和阵风等情况，加之风力发电机组的特性会随着时间和空间发生变化，往往使得传统的控制系统偏离设计时所依据的标称特性，因而难以达到较好的控制性能和稳定性。
[0004]对应于滑模变结构控制，当系统状态轨迹到达滑模面后，在滑模面两侧来回穿越，而不是严格地沿着滑模面滑向平衡点，因此形成抖振。考虑到受限的实际风力发电变桨距控制系统，滑膜增益引起高频抖振，加剧了风机的疲劳载荷。而神经网络具有在有限样本条件下的高维数据模型构建问题，并且容易出现多个局部最优的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，该方法实现了风机在维持输出功率的稳定性的同时，缓解风轮的不平衡载荷。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供了一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，该方法为：
[0008]依据叶片方位角θ进行独立变桨控制分区；
[0009]当叶片方位角θ与水平面之间的夹角小于预设角度时，采用基于方位角权系数分配的独立变桨控制进行独立变桨调节，否则，采用基于SVM模糊权系数的独立变桨控制进行独立变桨调节。
[0010]优选地，所述预设角度为30
°
。
[0011]优选地，所述基于方位角权系数分配的独立变桨控制具体为：
[0012]首先，将额定功率给定值与输出功率做差，作为功率控制器的输入，功率控制器输出统一桨距角Δβ；
[0013]然后，将统一桨距角Δβ输入至权系数分配器重新分配得到每片叶片桨距角变化量Δβ
i
(i＝1,2,3)，进而完成独立变桨调节。
[0014]其中，每片叶片桨距角变化量Δβ
i
表达式为：Δβ
i
＝K
i
×
Δβ，K
i
(i＝1,2,3)为方位
角权系数。
[0015]优选地，所述方位角权系数K
i
表达式为：
[0016][0017]其中，n为设置的正整数；R为叶片长度，H0为离地高度；θ为叶片方位角。
[0018]优选地，所述n设置为2。
[0019]优选地，所述基于SVM模糊权系数的独立变桨控制具体为：
[0020]模糊功率控制模块：将额定功率给定值与输出功率做差，作为模糊功率控制器的输入，模糊功率控制器输出统一桨距角Δβ；
[0021]SVM权系数独立变桨控制模块：将权系数分配单元输出的方位角权系数K
i
(i＝1,2,3)和SVM优化补偿单元输出的方位角权系数补偿值ΔK
i
(i＝1,2,3)输入至桨距角动态系数调整运算单元，求解得到动态加权系数δ
i
(i＝1,2,3)；并结合模糊功率控制器输出的统一桨距角Δβ计算得到各叶片桨距角变化量Δβ
i
，进而完成独立变桨调节。
[0022]优选地，所述SVM权系数独立变桨控制模块的求解过程具体包括以下步骤：
[0023]步骤S1、获取新的叶片方位角θ
i
(i＝1,2,3)和叶片轴向气动力F
i
(i＝1,2,3)，将其作为新的训练样本；
[0024]步骤S2、根据设定的评估周期判断训练样本是否有效，若有效则加入训练样本集；否则丢弃数据转步骤S1；
[0025]步骤S3、根据KKT条件和拉格朗日乘子，得到边界支持向量集B、错误支持向量集E和保留样本集R；
[0026]步骤S4、SVM优化补偿单元输出方位角权系数补偿值ΔK
i
(i＝1,2,3)；
[0027]步骤S5、计算以方位角权系数补偿值ΔK
i
(i＝1,2,3)输出为基准值，以模糊功率控制器、权系数分配单元和SVM优化补偿单元输入得到的动态加权系数δ
i
＝(i＝1,2,3)生成桨距角参考值Δβ
i
(i＝1,2,3)，对变桨距对象进行控制；
[0028]步骤S6、使用递减算法，删除训练样本集中所需要遗忘的样本，得到新的支持向量集BD、错误支持向量集ED和保留样本集RD；
[0029]步骤S7、等待数据在线更新，转步骤S1。
[0030]优选地，所述动态加权系数δ
i
(i＝1,2,3)表达式为：
[0031][0032]其中，K
i
＝(i＝1,2,3)为方位角权系数，ΔK
i
＝(i＝1,2,3)为方位角权系数补偿值。
[0033]根据本专利技术的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述的方法。
[0034]根据本专利技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，所述程序被处理器执行时实现任一项所述的方法。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0036]1)本专利技术设计了一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，该方法根据叶片与风轮所承受的轴向不平衡气动力影响程度来决定何种控制算法，若影响程度小，则选择基于叶片方位角权系数分配的独立变桨控制，若影响程度大，则选择基于SVM模糊权系数的独立变桨控制；通过上述的分区控制，使桨距角偏移更合理、精确，实现了桨叶的分区独立变桨，在维持输出功率的稳定性的同时，缓解风轮的不平衡载荷；
[0037]2)本专利技术的分区角度是基于风切变效应作用下，对桨叶叶尖处风速随不同时间和不同高度的变化情况进行分析所得到的，考虑了风机的叶片和风轮所承受的轴向不平衡气动力，分区更为合理；
[0038]3)当轴向不平衡气动力影响程度较小时，采用基于叶片方位角权系数分配的独立变桨控制进行变桨调节，控制结构简单，但满足了输出功率的稳定性的同时，缓解风轮的不平衡载荷；
[0039]4)当轴向不平衡气动力影响程度较大时，采用基于SVM模糊权系数的独立变桨控制，采用基于增量式在线学习的SVM算法实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，该方法为：依据叶片方位角θ进行独立变桨控制分区；当叶片方位角θ与水平面之间的夹角小于预设角度时，采用基于方位角权系数分配的独立变桨控制进行独立变桨调节，否则，采用基于SVM模糊权系数的独立变桨控制进行独立变桨调节。2.根据权利要求1所述的一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，所述预设角度为30
°
。3.根据权利要求1所述的一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，所述基于方位角权系数分配的独立变桨控制具体为：首先，将额定功率给定值与输出功率做差，作为功率控制器的输入，功率控制器输出统一桨距角Δβ；然后，将统一桨距角Δβ输入至权系数分配器重新分配得到每片叶片桨距角变化量Δβ
i
(i＝1,2,3)，进而完成独立变桨调节；其中，每片叶片桨距角变化量Δβ
i
表达式为：Δβ
i
＝K
i
×
Δβ，K
i
(i＝1,2,3)为方位角权系数。4.根据权利要求3所述的一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，所述方位角权系数K
i
表达式为：其中，n为设置的正整数；R为叶片长度，H0为离地高度；θ为叶片方位角。5.根据权利要求4所述的一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，所述n设置为2。6.根据权利要求1所述的一种基于SVM分区权系数分配的风机独立变桨控制方法，其特征在于，所述基于SVM模糊权系数的独立变桨控制具体为：模糊功率控制过程：将额定功率给定值与输出功率做差，作为模糊功率控制器的输入，模糊功率控制器输出统一桨距角Δβ；SVM权系数独立变桨控制过程：将权系数分配单元输出的方位角权系数K
i
(i＝1,2,3)和SVM优化补偿单元输出的方位角权系数补偿值ΔK
i
(i＝1,2,3)输入至桨距角动态系数调整运算单元，求解得到动态加权系数δ

【专利技术属性】
技术研发人员：洪炫宇，李建国，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：