风力发电机组DCS系统及优化控制

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风能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源,但由于风速、风向、大气密度的不稳定性,地形、地貌、海拔高度对风况的影响,以及恶劣的运行环境和无人值守都在不同程度上给风力发电机组的稳定运行增加了难度。机组需要一个强有力的控制系统以保证其运行的可靠性及高效性。因此,实现风力发电机组的稳定控制具有一定的实际研究价值。  偏航系统的作用是用来实现机舱朝向与风向的对应,使风机尽可能的吸收到最多的风能。但由于风向的强随机性以及偏航控制的滞后性,难以实现精确的对风。再加上风向的变化非常频繁,这也会导致偏航动作频繁运行,增加了偏航机构的机械磨损,降低了其使用寿命。目前的偏航控制允许一定的偏航误差,但这样会造成一定的能量损失,当风机数量较多时其数值相当可观。因此,实现风机的精确对风有很强的实用价值。  本文讨论了用于风力发电机组控制系统的DCS控制系统。DCS系统具有高效、可靠等优点,适合用于风机控制。通过对风机整体的分析将其子功能分块划分,运用西门子公司WINCC对各分块分别编写控制画面及控制程序。通过仿真运行,各功能块均能按设定的功能运行。  其次,采用模糊控制与爬山算法相结合的控制策略进行偏航控制,在MATLAB中搭建仿真模型,多次修正模糊控制参数与爬山算法参数,使其相互匹配。通过仿真运行验证,此方法运行可靠,系统稳定性高,能对风向的变化做出迅速动作。提高对风的精确性,增加了风能能量的吸收。同时,控制算法外围加入了对风控制程序,在保证精确对风的情况下,尽可能减少偏航动作次数以及解缆次数,减轻机械部件的磨损,提高使用寿命,同时增加风机发电运行时间。
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