摘要
进入新世纪以来，我国风电产业得到迅猛发展，现已成为新能源领域的战略支撑。目前，国内外风电机组变速与变桨系统的控制策略依然选用常规的PI控制。同时，为避免风电机组关键承载部件的载荷严重，通常在变速与变桨系统PI控制的基础上附加主动阻尼控制。此外，在变速与变桨系统PI控制和主动阻尼控制中，控制参数的选取将对风电机组的安全稳定运行产生重要影响。因此，基于主动阻尼控制减载的风电机组控制参数优化研究具有重要的理论意义与工程价值。 本文针对基于主动阻尼控制减载的变速与变桨系统控制参数优化展开深入研究。采用Bladed和MATLAB软件构建风电机组的转矩-转速系统和桨距-转速系统数学模型。并且，采用Routh法将转矩-转速系统辨识为低阶惯性系统，并采用时间乘绝对误差积分准则整定变速系统PI控制参数初始值;采用最小二乘法将桨距-转速系统辨识为惯性时延系统，并采用C-H-R法（0％超调量）整定变桨系统PI控制参数初始值。上述研究内容为下文控制参数优化提供初始条件。 在执行变速系统PI控制时，附加传动链—塔架侧向主动阻尼控制对减小传动链扭转振动、抑制塔架顶部侧向振动和降低塔架底部y方向载荷具有重要意义。因此，以兼顾变速系统快速性和准确性的适应度函数为指引，基于量子遗传算法优化变速系统PI控制参数、传动链主动阻尼增益和塔架侧向主动阻尼增益，从而提升风电机组的控制精度以及避免轴系次生灾害的发生。 在执行变桨系统PI控制时，附加桨叶—塔架前后主动阻尼控制对减小桨叶挥舞弯矩和摆振弯矩、抑制塔架顶部前后振动和降低塔架底部x方向载荷具有重要意义。因此，以兼顾变桨系统快速性和准确性的适应度函数为指引，基于量子遗传算法优化变桨系统PI控制参数、桨叶主动阻尼增益和塔架前后主动阻尼增益，从而提升风电机组的控制精度以及避免频繁变桨造成载荷加剧的现象。 本文以Bladed仿真软件提供的2MW风电机组作为仿真实例，通过仿真验证表明采用量子遗传算法优化基于传动链—塔架侧向主动阻尼控制的变速系统控制参数、基于桨叶—塔架前后主动阻尼控制的变桨系统控制参数的方法能够有效提升控制精度和降低载荷情况。
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