基于DES理论的风电机组监控系统设计方法

发布时间：2019-08-17 11:09

【摘要】：随着风力发电的快速发展,一些新的改进技术不断被应用于提高风电机组硬件设备的性能和机组控制系统的工作性能。其中控制系统作为风电机组的核心,是所有运行数据及控制指令的中心。然而风电机组运行过程中涉及的状态及数据相当多,并且随时可能因外界或自身因素影响而出现异常,当其中一个子系统出现异常而未能及时有效处理则有可能导致系统中其他子系统运行异常,这将严重影响整个风电机组的正常运行。因此,如何提高风电机组控制系统性能对提高风电机组整体工作性能的稳定性具有重要作用。针对上述提到的问题,本文就如何提高风电机组控制系统性能研究了基于离散事件系统(DES)理论的风电机组监控系统的设计方法。考虑到风电机组的运行过程符合DES中状态与事件的演化过程——状态因输入事件的触发发生跳转,并且每个运行状态因不同事件的触发导致的跳转结果不一样。因此利用DES理论中的自动机建模方法,分别对风电机组内部各子系统的运行过程建模,分析每个子系统的运行过程并定义该过程中的所有运行状态及可能触发状态跳转的所有事件,根据状态与事件间的映射关系得到相应系统的自动机模型并依此来设计系统的自动控制程序。在各子系统运行过程中,子系统自动机根据当前运行状态及在当前状态下出现的事件(控制指令／系统参数)跳转到对应的下个状态中运行,从而实现子系统的自动控制。同时,子系统的运行状态由监控系统控制,因而根据各子系统之间的相互联系,运用DES监控理论设计基于事件反馈监控方式的风电机组监控系统,通过监测各子系统自动机中发生的事件来发出相应的控制指令,从而实现对各子系统之间运行跳转的控制,使得风电机组的各个环节依次有序的运行。为了验证该监控系统的有效性和可行性,利用MATLAB中的Stateflow软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明,运用DES理论设计的风电机组监控系统能够有效监控风电机组的运行状态,达到了预期的效果；通过监控系统对各子系统的运行状态进行监控,可以避免因其中某个环节出现异常而导致整个风电机组运行异常的情况；此外,运用DES理论的设计方法,实现了控制系统程序模块化设计,可以提高设计控制程序的效率及增加可读性,这对将其应用到其他控制系统的设计具有一定理论实践意义。
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３．邋１风电机组概述逡逑风电机组是将风能转换成机械能，然后将机械能转换成电能并网传输给电网的系统逡逑风力发电过程如图３．１所示。逡逑风为机逦机城能逦发电机逡逑风能逦？及其逦逦？及其逦逦？电能逡逑控制系统逦控制系统逡逑图３．１风力发电过程图逡逑由图３．１可Ｗ看出，一个风力发电系统主要包括风力机、发电机和控制系统Ｈ部分。逡逑３．１．１风电机组结构逡逑从外部看，风力发电机组主要由风轮、机舱及塔架Ｈ部分构成，在风力发电机组内逡逑部则由偏航系统、变奖距系统、发电系统、制动系统及传动系统等构成ＰＳ１，这些子系统逡逑则共同由主控制系统控制。图３．２示出了风力发电机组的构成图。逡逑＼逦ＣＤ逡逑７发电机，，８控碱系统，９偏魄系}１０邋系Ｉ邋１１辑{膼Y，！２塔黎逡逑图３．２风力发电机组结构图逡逑１４逡逑

逡逑真波形如图５．６所示，其中，黄色波形表示系统运行状态的跳转规律；红色银齿波表示逡逑自动偏航过程中偏航角的变化，紫色方波表示偏航电机应答信号，绿色阶梯波形表示偏逡逑航过程电

本文编号：2527750