风力发电机变速变桨距控制：PD控制器的应用与仿真

"风力发电机变速变桨距的PD控制器 (2013年) - 纺织高校基础科学学报 - 第26卷第2期 - 文章编号:1006-8341(2013)02-0271-05 - 作者:贺永春、吴保卫 - 关键词:变桨变距、最大功率追踪、PD控制器 - 中国分类号:TM614 - 文献标识码:A" 本文详细探讨了风力发电机变速变桨距系统的控制策略，特别关注了使用PD控制器对这种大惯性系统的优化。变桨距系统在风力发电中扮演着至关重要的角色，因为它直接影响到风力发电机的效率和稳定性。传统的PI控制虽然易于理解和实现，但在处理大惯性系统时可能会导致响应滞后，进而影响系统稳定性。 作者首先分析了风力发电机变速变桨距控制的基本原理，建立了包括气动部分、传动部分、变桨距执行机构以及整个机组的数学模型。这些模型有助于理解系统的动态行为和响应特性。然后，他们引入了PD（比例-微分）控制器来改进控制性能。PD控制器通过同时考虑系统的瞬时偏差（比例项）和偏差变化率（微分项）来减少超调并提高系统的响应速度。 在风力发电的背景下，PD控制器可以有效地应对风速变化，通过调整桨距角来跟踪风力机的最大功率点，从而提高风能转换效率。然而，由于风力机模型的非线性特性，简单的PD控制可能不足以达到理想效果。因此，文中提出了增益调度控制，这是一种针对非线性系统的控制策略，它允许根据系统的当前状态动态调整控制器的增益，以适应不同的工作条件。 通过数值仿真，作者验证了所提出的PD控制器结合增益调度控制的有效性。仿真结果表明，这种方法能够改善系统的动态性能，提供更好的控制效果，减少不稳定因素，同时增强了系统对风速变化的适应性。 这篇文章为风力发电领域的控制策略提供了新的见解，PD控制器与增益调度控制的结合为解决大惯性系统的控制问题提供了一种实用而有效的解决方案。这种方法不仅理论上有价值，而且具有实际应用潜力，可以提高风力发电的经济效益和社会效益。