風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重,人們開始尋找清潔環(huán)保的新能源以替代常規(guī)能源。目前,在眾多新型能源中,風(fēng)力發(fā)電作為一種技術(shù)相對(duì)成熟、適合于大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的清潔能源,受到了廣泛的關(guān)注。為滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的要求,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大,迫切的要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)提高風(fēng)能利用率和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一,發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況的好壞直接決定著風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的穩(wěn)定性和輸出的電能的質(zhì)量。
　　 風(fēng)力

2、發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng),并且存在著不確定參數(shù)和干擾信號(hào)。傳統(tǒng)的基于某一工作點(diǎn)的線性化的控制方法只能夠保證在工作點(diǎn)附近的控制效果,卻無法滿足實(shí)際風(fēng)電系統(tǒng)的控制要求。因此,近年來各種非線性控制方法逐漸開始出現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制研究中。廣義哈密頓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、物理意義明確,它描述了一類關(guān)于能量產(chǎn)生、耗散和傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)系統(tǒng)。在一定條件下,哈密頓系統(tǒng)的能量函數(shù)H(x)可以構(gòu)成系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)。這使得哈密頓控制系統(tǒng)理論在系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

3、以及控制設(shè)計(jì),如鎮(zhèn)定控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、觀測(cè)器設(shè)計(jì)等問題中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。近年來,哈密頓系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的控制中得到了許多的應(yīng)用。本論文用哈密頓控制系統(tǒng)理論方法來設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制器的,充分的考慮風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的非線性特性,得到了很好的控制效果。
　　 本文首先介紹了風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)知識(shí),包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲的原理、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和控制策略等。其次介紹了一些預(yù)備知識(shí),包括一些非線性控制理論的基本概念以及哈密頓系統(tǒng)理論

4、的簡(jiǎn)單介紹,并且給出了兩種常見的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。再次研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制器設(shè)計(jì)。應(yīng)用能量整形-阻尼注入的方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲控制器;在考慮系統(tǒng)存在干擾的情況下,設(shè)計(jì)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)魯棒控制器。最后研究了直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制器設(shè)計(jì)。應(yīng)用哈密頓系統(tǒng)理論方法設(shè)計(jì)了直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲控制器、自適應(yīng)控制器和魯棒控制器。本文設(shè)計(jì)的控制器均通過仿真驗(yàn)證了控制器的有