一: 解耦的原因风电机组基本控制策略:在小于额定风速区间,桨距角保持最优0度,通过调节发电机的转矩使转速运行在设定目标值;在大于额定风速阶段,发电机转矩达到最大值(额定值),通过调节叶片桨距角的大小,使转速维持在额定值。
那为什么要避二者同时动作呢?两个环节都是独立的单入单输出系统,两套机构控制同一转速目标,一种通过桨距角来调节转速,一种通过转矩来调节转速。
如果不考虑对方作用对自身性能的影响,很容易产生混乱。
这里介绍一种方法——叠加偏差Bias。
Bias是指实际信号与理想信号的偏离差值,是误差的一种。
聚焦于风电控制的解耦算法,变桨和转矩控制环可以认为是互相的噪声部分,即转矩-速度环节的指令,对于变桨控制来说,是一种不利的噪声信号,反过来也是同样的道理。
这里说的Bias解耦方法,是通过Bias来抑制Noise。
通过在正常的控制环节叠加Bias,迫使其中一个控制环节的输出指令达到其设计限制,无法发挥作用。
二 :转矩bias转矩Bias是在大风工况下,只允许变桨控制动作。
在原始的转矩控制环输入转速误差基础上+偏差,造成一种“严重超速”的假象,在PID控制器的积分作用下,将会输出一个非常大的转矩信号。
由于最大转矩限值的制约,转矩指令维持在最大值输出,也即转速的波动不会引起转矩指令相应的变化。
转矩Bias原理图这里需要强调的是,在小于额定风速时,此Bias要逐步消掉,不能影响正常的转矩-转速控制功能。
因风速的测量不准确,这里我们用桨距角来判断机组的运行状态。
三:变桨bias变桨Bias的原理与转矩Bias类似,在小风速阶段只允许转矩控制使能。
区别在于这里的Bias为负值,即在正常变桨控制环转速误差Error的基础上减去一个偏差值,造成转速“偏小”的假象,变桨系统将持续开桨到最小值(0度),此时也就实现了变桨系统的解耦。
变桨Bias原理图同样道理,通过当前的转矩值来判断机组运行状态,从而在额定风速以上,消掉Bias,保证正常的变桨-转速控制功能。
四:总结偏差Bias解耦方式原理简单,在控制中实现较为容易,仿真结果稳定性好。
在实际应用中,还应该仔细整定参数,包括Bias值大小,滑动平均滤波器参数,死区阈值等。