風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無速度傳感器控制策略研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電以其環(huán)境友好、可靠性高、成本低且規(guī)模效益顯著的特點(diǎn)，已經(jīng)成為發(fā)展最快的新型能源，這也就要求風(fēng)力發(fā)電技術(shù)更加成熟。在實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲過程中需要檢測很多物理量，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就是其中非常重要的物理量，但是由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣且存在不確定性，使得速度傳感器的安裝不僅增加風(fēng)電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間連線，而且降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了系統(tǒng)成本。該課題以此為研究對象，針對風(fēng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)特性以及系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，通過構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)完善

2、的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制，并且盡可能多的考慮系統(tǒng)可能存在的不確定性和外界擾動(dòng)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠、高效運(yùn)行。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性以及風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性，考慮系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的參數(shù)攝動(dòng)以及系統(tǒng)擾動(dòng)等問題，針對永磁同步發(fā)電機(jī)建立了永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，隨后根據(jù)哈密爾頓系統(tǒng)無源性理論建立永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)端口受控哈密爾頓模型。
　　然后，在上一章節(jié)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)

3、無速度傳感器控制，首先設(shè)計(jì)系統(tǒng)無源控制器，進(jìn)行能量函數(shù)整形，使系統(tǒng)能量函數(shù)在期望平衡點(diǎn)取得極小值，以實(shí)現(xiàn)期望狀態(tài)運(yùn)行；然后設(shè)計(jì)自適應(yīng)全維狀態(tài)觀測器來估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制，最后針對系統(tǒng)擾動(dòng)問題，設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器以實(shí)時(shí)觀測系統(tǒng)擾動(dòng)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
　　最后，對比分析滑模擴(kuò)張狀態(tài)觀測器與傳統(tǒng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器各自特點(diǎn)，考慮到滑模擴(kuò)張狀態(tài)觀測器兼具滑模和擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的優(yōu)點(diǎn)，既可以估計(jì)總擾動(dòng)又可以加快收斂速度。在上一章節(jié)的基礎(chǔ)上