關鍵詞：模糊控制  變槳距  風力發電機  智能控制  仿真 1  引  言         對風力發電機進行調節常用的兩種形式是失速調節和槳距調節，這兩種方案都有不足之處，如：定槳距失速型調節風力發電機不能達到最大的效率。變槳距調節風力發電機在陣風情況下輸出的波動較大。        變槳距失速調節方式則融合了兩者的優點。變槳距失速型風力發電機葉片也是通過軸承固定在輪轂上，可以繞葉片的展向軸線轉動調整槳距角度。在低風速時，可以通過調節槳距角來增大氣流的攻角，使得輸出功率達到該風速時的最大值。在額定風速以上時，通過增大槳距角來減小氣流攻角，從而限制輸出功率的過載，因此風力發電機的輸出功率可以保持恒定。在陣風情況下，同失速調節葉片一樣，葉尖剎車裝置可以迅速制動葉輪。剎車時，葉片轉動，相當于氣體剎車，減少了機械剎車對傳動系統的沖擊，同時減輕了剎車結構的負荷。        目前由于變槳距風力發電機很少，所以風力發電機系統一般采用開環控制，極少數使用PID調節器來控制，風力發電機系統是一個高階、非線性、強耦合、多變量時變的系統。用開環控制或常規的PID控制很難滿足要求。因此我們設計了一種新的模糊控制器來控制該風力發電機系統。

2  模糊控制算法的設計   風力發電機的模糊控制規則的設計: 設輸出功率的誤差為E，誤差的變化為EC，槳距角的變化為U，假定選取E的語言變量的詞集均為 ｛NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB｝ 選取EC及U的語言變量詞集為 ｛NB，NM，NS，O，PS，PM，PB｝ 模糊控制狀態表如表1所示：

3  基本模糊查詢表的建立

4  模糊控制器與風力發電機連接后的仿真 圖1 是采用模糊控制器的風力發電機的仿真結構圖。

圖1　采用模糊控制器的風力發電機模型結構圖

5  仿真結果

以下是采用常規PID控制器（曲線1）與模糊控制器（曲線2）的仿真結果比較，

3）抗干擾性的仿真：（本仿真采用風速V=6.82米時突加階躍干擾的仿真,其他風速類似）． 當風速V=6.82m/s時，系統進入穩態工作區后，3秒鐘時，風速由6.82m/s時突然跳變到7.7m/s時，這時由于測風儀還沒有確定風速是否穩定在7.7m/s（測風儀一般取10分鐘內的平均值），所以對此時的系統而言，該風速的變化是干擾輸入。圖6，圖7是該系統對此干擾的仿真：

      模糊控制器具有非線性PD控制規律，從而有利于保證系統的穩定性，并可提高系統快速性以及消弱其振蕩現象，仿真結果說明了這一點。        從圖中可以看出，在時間T＝3 s時，系統有微小的波動，然后很快達到穩態，可見系統有很好的抗干擾性。

6  結  論        從以上仿真結果可以看出，不論是跟隨性能還是抗干擾性能，采用模糊控制器都比采用PID控制器效果好的多，即更能有效的減少振蕩，且能較快的達到穩態。這是因為PID控制器過分依賴于控制對象的模型參數、理論推導假設條件太嚴格。對于模型參數大范圍變化、非線性、多變量的系統，難以滿足要求。而模糊控制器不依賴控制對象的數學模型，便于利用人的經驗知識，能夠很好地克服被控系統中模型參數變化和非線性等不確定因素，所以魯棒性強、穩態精度高。

參考文獻 〔1〕  Anca D. Hansen, Henrik Bindner and Anders Rebsdorf.  Improving Transition Between Power Optimization And Power Limitation Of Variable Speed/Variable Pitch Wind Turbines. European Wind Energy Conference,1－5 March 1999, Nice France pp889－892. 〔2〕  周箴，趙金，萬淑蕓，王離九．模糊單神經元混合控制在交流傳動系統中的應用．電氣傳動，1998，第1期，21～23 〔3〕  薛定宇，陳陽泉．基于MATLAB／Simulink的系統仿真技術與應用．北京：清華大學出版社，2002 〔4〕  肖勁松，倪維斗，姜桐．大型風力發電機組的建模與仿真．太陽能學報，1997，18(2)：118～127