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基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法技术方案

技术编号:40419344 阅读:19 留言:0更新日期:2024-02-20 22:37
本发明专利技术涉及一种基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,包括以下步骤:步骤1:对风力机的气动弹性方程进行线性化处理,获得系统状态估计器和MPC中系统预测模型所需的状态空间方程;步骤2:在步骤1的基础上构建系统状态估计器,获得风力机系统状态变化量和扰动状态变化量;步骤3:在步骤2的基础上利用扰动控制输入变化量减弱风输入扰动对系统造成的影响,构建MPC计算器获得控制输入变化量,用于稳定和调节风力机的系统状态;步骤4:基于控制输入变化量与扰动控制输入变化量,获得使发电机转速和功率维持在额定值附近波动的桨距角变化量。该方法有利于提高风力机变桨距控制器的系统响应以及并网电能质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风电机组控制,具体涉及一种基于模型预测控制(mpc)和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法。


技术介绍

1、为保证风力机的稳定运行,在额定风速以上的工作区域内,需采用变桨距控制来稳定风力机的转速和输出功率,从而降低叶片的疲劳载荷,延长风力机的使用寿命。但是,随着单机容量的提升和外型结构的大型化,以及风力机系统本身较强的非线性,为变桨距控制系统的设计带来的巨大的挑战。

2、传统pid控制理论有着简单、稳定、易实现等特点,是目前工业上常用的一种控制策略。文献“基于pid方法的大型风力发电机控制的仿真研究”设计了一种pid变桨距控制器,但由于pid控制器在控制过程中其控制增益无法进行自适应调节,使其仅在工作设计点附近有着较好的控制效果,无法在全风域内保持较为满意的控制性能。为了解决这一问题,文献“变速恒频风力发电系统风机转速非线性pid控制”设计了一种基于模糊算法的变桨距控制策略,该控制策略利用模糊逻辑并根据一定的模糊规则来解决pid控制器中无法实时调整参数的缺陷,但是存在参数不易整定的缺陷。文献“基于粒子群算法的大型风力机桨距调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤1中,风力机的气动弹性方程表示为:

3.根据权利要求2所述的基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤2中,系统状态估计器的数学模型为:

4.根据权利要求3所述的基于MPC和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤3中,MPC计算器的数学模型主要由系统预测模型和目标函数构成,其中系统预测模型的状态空间方程表示为:

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【技术特征摘要】

1.一种基于mpc和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于mpc和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤1中,风力机的气动弹性方程表示为:

3.根据权利要求2所述的基于mpc和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤2中,系统状态估计器的数学模型为:

4.根据权利要求3所述的基于mpc和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于,步骤3中,mpc计算器的数学模型主要由系统预测模型和目标函数构成,其中系统预测模型的状态空间方程表示为:

5.根据权利要求4所述的基于mpc和系统状态估计的多兆瓦风力机变桨距控制方法,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑荣业姚家杰甘俊杰林嘉欢
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:

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