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基于bladed的风力发电机组变速变桨控制参数整定方法 （中船重工（重庆）海装风电设备有限公司 重庆市 400021） 摘要：针对风力发电机组设计和改型过程中，变速变桨控制器参数调整困难、控制效果不理想等问题，本文采用最优控制和单纯形法对控制器PID参数进行联合整定。并通过bladed软件进行载荷仿真及性能分析，进一步验证该方法的正确性，结果表明：通过使用该方法，可以获取较优的控制器参数，满足设计及改型的实际需求。 关键词：bladed，风力发电机组，变速变桨控制，PID参数整定 Parameters Setting Method for Variable Speed Pitch Control of Wind Turbine based on BLADED Abstract: Focusing on the difficulties in parameters adjustment for variable speed pitch controller and poor control performance in the process of Wind Turbines design and remodeling, in this thesis the optimal control scheme and simplex algorithm are applied to jointly set the PID parameters of the controller, and BLADED is used for load simulation as well as performance analysis in order to further check the accuracy of the employed method. The result shows that with the said method, it can obtain comparatively reliable parameters of the controller and to meet the requirements of turbine design and remodeling as well. Key words: bladed, wind turbine, variable speed pitch controller, PID parameters tuning 1 引言 近年来风力发电行业发展迅猛，多类风力发电机组应运而生，其中变速变桨风力发电机组应用最为广泛。而风力发电机组不断巨型化，对变速变桨整机运行的稳定性、可靠性提出更高要求。 为提高风机稳定性、可靠性、降低载荷，美国、英国、荷兰、丹麦等风电强国都进行深入探索，并引入柔性控制的概念对风机变桨、变速等方面进行研究[1~3]。要实现这些先进的控制策略，需要准确获取被控对象的特征。由于大型风力发电机组体积庞大、结构复杂，是一个连续随机的非线性多变量系统，直接模型建立比较困难，而且建立模型还必须适合于控制目的[4]。为此，本文采用国内外广泛运用的权威风力发电机组仿真软件GH bladed获取风力发电机组的数学模型，并根据转矩及桨距控制目的综合最优控制方法及单纯形法优点整定PID控制参数。 2 建立风力发电机组线性模型 风力发电机组动态特性由构成机组各部件的动态特性相互藕合构成（图1），它包括风能特性、风轮空气动力学、传动链系统动力学、结构动力学、发电机以及执行器的动态特性。各部分动态特性都比较复杂，要分别建立其动态特性数学模型再将其组合起来形成整机动态模型将变得更为困难。GH bladed软件中的模态线性化模块能有效建立各类风力发电机组动态数学模型。因此，有效利用该软件可减少设计者的工作量，缩短设计周期。 图1 风力发电机组模型结构 2.1 bladed软件模态线性化设置[5] Bladed模态线性化模块如图2所示。与图1所示各部分相对应，需要设置风能特性对应参数‘Physical Constants’， 风轮空气动力学对应参数‘Rotor configuration, Blade geometry, Aerofoil data’、传动链系统动力学对应参数‘Drive train’、发电机对应参数‘Generator’以及空气动力学控制参数、仿真控制参数和控制系统参数。 而结构动力学对应参数需要在软件模态分析模块中单独设置。 图3中所示，包括风轮及塔架模态。对Bladed来说，在结构动力学模型运动方程包含自由度如下：包括跷跷板模式在内，叶轮挥舞平面最多六种模态；叶轮摆振平面最多六种模态；机舱偏航；塔架前后最多三种模态；塔架左右最多三种模态。 完成图2、3所示参数设置，进行模态