前端調(diào)速式風力發(fā)電機的精細抗干擾容錯控制研究.pdf

1、前端調(diào)速式風電機組是近幾年由德國VOITH公司提出，不同于傳統(tǒng)的剛性傳動方式，其傳動鏈采用液力變矩器，使前端調(diào)速式風電機組能像常規(guī)的水電、火電一樣采用同步發(fā)電機與電網(wǎng)直接耦合發(fā)電，具有低電壓穿越、無功輸出能力強、電能品質(zhì)好等優(yōu)點，具有很大的發(fā)展?jié)撃堋?br>　　發(fā)電機作為前端調(diào)速式風電機組能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，其運行狀況的好壞直接影響機組性能及發(fā)電質(zhì)量。由于風力發(fā)電系統(tǒng)長期工作在沿海、荒野、高原等地方，暴露在雨雪風霜等惡劣環(huán)境中，且其主要

2、是由隨機不確定性的自然風驅(qū)動，發(fā)電機很容易受到外部環(huán)境及發(fā)電機內(nèi)部多源干擾的影響，且發(fā)電機易發(fā)生多種故障。由于前端調(diào)速式風力發(fā)電機具有強耦合、強非線性等特點，隨著干擾和故障的積累和傳播，不僅影響發(fā)電機本身的安全、穩(wěn)定、高效運行，而且直接影響整個風電系統(tǒng)的性能、效率和供電質(zhì)量。因此，前端調(diào)速式風力發(fā)電機的精細抗干擾容錯控制的分析和研究，對保證新型機組安全、穩(wěn)定、高效運行，具有重要的實際意義。
　　本文以前端調(diào)速式風力發(fā)電機為研究對象

3、，考慮發(fā)電機多源干擾因素和故障同時存在的情況下，研究其精細抗干擾容錯控制，最后通過仿真驗證本文方法的有效性。
　　首先，分析了前端調(diào)速式風力發(fā)電機的運行機理，通過分析推導，針對所研究的問題，建立了前端調(diào)速式風力發(fā)電機以電流和轉(zhuǎn)子角速度為狀態(tài)量的狀態(tài)空間模型。
　　然后，對前端調(diào)速式風力發(fā)電機的多源干擾環(huán)境分類分析，將多源干擾分為范數(shù)有界隨機干擾和外部系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，提出了一種基于DOBC(干擾觀測器控制)、反饋控制和H∞控制

4、的精細抗干擾控制方法。對于范數(shù)有界的隨機干擾，設(shè)計H∞控制策略進行抑制，對于外部系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，根據(jù)LMIs(線性矩陣不等式組)和Lyapunov穩(wěn)定性理論，設(shè)計DOBC、反饋控制和H∞控制，對干擾進行估計和補償，通過綜合傳統(tǒng)控制器，即使在多源干擾因素下，閉環(huán)系統(tǒng)依然能夠保持穩(wěn)定，并滿足H∞控制性能指標，提高了發(fā)電機的控制精度。
　　最后，在發(fā)電機受多源干擾的同時考慮發(fā)電機發(fā)生傳感器故障，設(shè)計復(fù)合分層抗干擾容錯控制器。在發(fā)電機抗干