[发明专利]一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法

权利要求书

1.一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，包括以下步骤：

S1：将风力发电机组运行中的功率误差e和功率误差变化率e_c输入至模糊控制器,得到模糊控制器的输出β_fc；

S2：将所述功率误差e输入至PID控制器，得到PID控制器的输出β_pid；

S3：将所述模糊控制器的输出β_fc和所述PID控制器的输出β_pid进行平滑切换处理，得到输出值平滑切换桨距角β₁；

S4：当风速超过额定风速时，启动前馈模糊控制器，将风速v和风速的差值Δv输入至所述前馈模糊控制器，得到输出值前馈桨距角β₂；

S5：将所述平滑切换桨距角β₁和所述前馈桨距角β₂之和β₃输入到变桨执行机构，对风力发电机进行调桨控制。

2.根据权利要求1所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述平滑切换处理的输出为：

β₁＝θ·β_fc+(1-θ)·β_pid

式中，β₁为平滑切换的输出；β_fc为模糊控制器的输出；β_pid为PID控制器的输出；θ为平滑因子。

3.根据权利要求2所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述平滑因子θ的函数模型为：

式中，x1、x2为临界点；e为功率误差；δ为波形系数。

4.根据权利要求1所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述模糊控制器的控制方法为：所述功率偏差e小于额定功率的10％，所述模糊控制器的输出β_fc的基本论域为[-6°，6°]，所述功率误差e的量化因子Ke＝0.03，所述功率误差变化率e_c的量化因子Kec＝0.015，所述模糊控制器的输入和输出的物理论域都为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}采用平滑高斯型隶属函数，重心法去模糊。

5.根据权利要求1所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述PID控制器采用增量式PID，

式中，k_p为比例系数；k_i为积分系数；k_d为微分系数；T为采样周期；k为采样序号，k＝1，2，3，….；e(k-1)和e(k)分别为第k-1和第k时刻的偏差信号；u(k)为控制器输出；

Δu(k)＝k_p(e(k)-e(k-1))+k_ie(k)+k_d(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))

式中：Δu(k)为k-1时刻与k时刻控制器输出的变化量。

6.根据权利要求1所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述前馈模糊控制器的控制方法为：所述风速v的基本论域为[13m/s,25m/s]，其对应的模糊论域为{1,2,3,4,5}，对应的模糊子集为{LH,RH,H,VH,EH}。

7.根据权利要求1所述的一种风速前馈与模糊PID结合的变桨控制方法，其特征在于，所述风速的差值Δv的基本论域为[-3m/s，3m/s]，其对应的模糊论域为{-3,-2,-1,0,1,2,3}，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。