风力发电机组控制策略研究

风力发电机组控制策略优化

随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种环保、可再生的能源形式得到了广泛的应用。而风力发电机组的控制策略对于发电效率和系统稳定性具有至关重要的作用。本文将重点探讨风力发电机组控制策略的优化方案，旨在提高风力发电系统的整体性能。

目前，主要的风力发电机组控制策略包括：变桨角控制、变速风机控制以及混合控制等。在实际应用中，选择合适的控制策略对于最大化风力发电系统的效益至关重要。针对不同功率等级、风速和负载情况，需要灵活调整风电机的控制策略，以实现最佳发电性能。

首先，变桨角控制是目前最为广泛采用的控制策略之一。通过调整叶片的桨距角，实现对转子速度和发电功率的控制。在风速较低时，适当增大桨距角可以增加叶片对风的受力面积，提高转子速度；而在风速较高时，减小桨距角可以保护风机不受损坏。此外，通过对风机的转子速度进行监测和控制，实现风力发电机组的稳态运行。

其次，变速风机控制是另一种常见的控制策略。通过调整变速风机的风扇叶片转速，使其始终处于最佳运行状态。在低风速时，提高叶片转速可以增加风机的转矩输出；而在高风速时，减小叶片转速可以有效控制发电机组的输出功率。通过智能控制系统对变速风机进行精准调节，实现风力发电系统的高效稳定运行。

最后，混合控制策略结合了变桨角控制和变速风机控制的优点，综合考虑风速、负载和发电机组的特性，实现最佳的控制效果。通过优化控制参数和算法，提高风力发电机组的整体性能和可靠性。通过无人机巡检或远程监控系统，实时监测风场的风速和风向，为控制策略的优化提供数据支持。

综上所述，风力发电机组控制策略的优化是提高风力发电系统效率和稳定性的关键。变桨角控制、变速风机控制和混合控制策略是当前主流的控制方式，根据不同工况灵活选择合适的控制策略，实现风力发电系统的最佳运行状态。未来，随着智能化技术的不断发展，风力发电机组控制策略的优化将更加精准高效，为清洁能源领域的可持续发展提供有力支持。【长度超出限制，已适当缩减】。

２０１０年９月２５日第２７卷第５期　通馋电．淙技术　

Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｐ．２５，２０１０，Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．５　

文章编号：１００９—３６６４（２０１０）０５—００３４—０４　

离网型风力发电机系统的ＭＰＰＴ控制策略研究　撩鞯麟≮　

刘永亮，李秀娟，刘以建　（上海海事大学电气自动化系，上海２００１３５）　

摘要：风力发电属于可再生能源发电技术，对我国国民经济的可持续发展具有重要意义。文中根据风力机的特性，　探讨了追踪、捕获最大风能的方法，研究了一种应用于离网型风力发电机组的ＭＰＰＴ控制策略。　关键词：风力发电；最大风能捕获；ＭＰＰＴ　中图分类号：ＴＭ３１５　文献标识码：Ａ　

Ｔｈｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ＭＰＰＴ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　Ｓｔａｎｄ—＿Ａｌｏｎｅ　Ｗｉｎｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＬＩＵ　Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ，ＬＩ　Ｘｉｕ－ｊｕａｎ，ＬＩＵ　Ｙｉ－ｊ　Ｊａｎ　（Ｄｉｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１３５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔＯ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｅｃｏｎｏｍｙ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｗｉｎｄ－ｔｕｒｂｉｎｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅ　ｉ－　ｄｅａ　ｏｆ　ｔｒａｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｃａｐｔｕｒｉｎｇ　ｍａｘｉｍａｌ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄ　ａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ＭＰＰＴ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｓｔａｎｄ－ａｌｏｎｅ　ｗｉｎｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｍａｘｉｍａｌ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃａｐｔｕｒｅ；ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　

变速变桨风力机组控制策略研究陈铁军，等　

变速变桨风力机组控制策略研究　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｐｉｔｃｈ　Ｗｉｎｄ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　

障饮　汪北冤才　

（郑州大学电气工程学院，河南郑州４５０００１）　

摘要：为提高风力机发电系统的风能利用效率、改善输出电能质量，针对变速变桨风力发电机组的控制问题，以混杂系统理论为核　心，建立了应用于变速变桨风力机组的混杂自动机控制结构。同时，结合模糊控制理论，给出控制器的算法。通过对该控制结构和控　制算法的仿真表明，与常规的控制方法相比，采用混杂自动机控制结构和控制算法控制变速变桨风力机组，既提高了风能的利用效　率，又很好地改善了风力机输出电能质量，实际控制效果良好。　关键词：风力机模糊控制控制器监控层非线性系统　中图分类号：ＴＰ２９　文献标志码：Ａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｕｔｐｕｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｏｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｈａｏｔｉｃ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｐｉｔｃｈ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅｏｒｙ。ｔｈｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｐｉｔｃｈ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｗｉｔｈ　ｃｈａｏｔｉｃ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ｔａｒｇｅｔ，ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｃｈａｏｔｉｃ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｅｖｅｌ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｓｙｓｔｅｍ　

第２８卷第７期　

２０１２年７月　电力科学与工程　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＶｏＬ　２８．Ｎｏ．７　

Ｊｕ１．，２０１２　

全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究　

王瑞新，王　毅，孙　品　

（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）　

摘要：通过全功率ＰＷＭ变流器并网的笼型异步风力发电机组（ｔｈｅ　Ｆｕｌｌ　Ｒａｔｅｄ　Ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｇｅｎｅｒａ．　

ｔｏｒ，ＦＲＣ—ＩＧ），以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注。在分析笼型异步风电机组数　学模型的基础上，对全功率ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究，给出了基于转矩给定的最大功率跟踪　控制策略，通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线。网侧变流器采用并网电压　控制策略，根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动，在保证风电机组安全运行的同时　

降低了机组并网对电网的影响。仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪，　降低并网点电压波动。在电网电压故障期间，并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能　

力，保障风电机组稳定运行。　

关键词：笼型异步发电机；最大功率跟踪；风力发电；全功率变流器　

中图分类号：ＴＭ６１４　文献标识码：Ａ　

０　引言　

近年来风力发电得到了迅速发展，并且开始　

在电力供应中发挥重要作用。变速恒频风力发电　

机组可以在不同的风速下调节风力机转速，从而　

捕获到最大风能，相对于定速风力发电机组在效　

率和可控性上具有很大优势　。目前变速恒频风　

力发电的主流机型是永磁直驱风力发电机组和双　

馈风力发电机组　’　。永磁直驱风力发电机组由永　

磁同步电机通过全功率变流器实现并网发电，由　

于风力机直接驱动发电机，省去了增速齿轮箱，　

提高了机组的可靠性，并且运行维护量较小。但　

随着机组容量的不断增大以及永磁材料涨价，体　

积大和成本高的问题日益突出。双馈风电机组采