風力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境污染日益嚴重,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,風力發(fā)電作為一種技術相對成熟、適合于大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的清潔能源,受到了廣泛的關注。為滿足風力發(fā)電機組并網(wǎng)發(fā)電的要求,風力發(fā)電機組的單機容量越來越大,迫切的要求風力發(fā)電機提高風能利用率和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。發(fā)電機是風力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一,發(fā)電機及其控制系統(tǒng)的運行狀況的好壞直接決定著風力發(fā)電運行的穩(wěn)定性和輸出的電能的質量。
　　 風力

2、發(fā)電系統(tǒng)是一個強非線性系統(tǒng),并且存在著不確定參數(shù)和干擾信號。傳統(tǒng)的基于某一工作點的線性化的控制方法只能夠保證在工作點附近的控制效果,卻無法滿足實際風電系統(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)在風力發(fā)電系統(tǒng)控制研究中。廣義哈密頓系統(tǒng)結構清晰、物理意義明確,它描述了一類關于能量產生、耗散和傳輸?shù)膭討B(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、以及控制設計,如鎮(zhèn)定控制、魯棒控制、自適應控制、觀測器設計等問題中有著明顯的優(yōu)勢。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用。本論文用哈密頓控制系統(tǒng)理論方法來設計風力發(fā)電系統(tǒng)的控制器的,充分的考慮風力發(fā)電系統(tǒng)的非線性特性,得到了很好的控制效果。
　　 本文首先介紹了風力發(fā)電的基礎知識,包括風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能捕獲的原理、風力發(fā)電技術和控制策略等。其次介紹了一些預備知識,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、的簡單介紹,并且給出了兩種常見的風力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型。再次研究了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制器設計。應用能量整形-阻尼注入的方法設計了系統(tǒng)的最大風能捕獲控制器;在考慮系統(tǒng)存在干擾的情況下,設計了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)魯棒控制器。最后研究了直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的非線性控制器設計。應用哈密頓系統(tǒng)理論方法設計了直驅式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)的最大風能捕獲控制器、自適應控制器和魯棒控制器。本文設計的控制器均通過仿真驗證了控制器的有