風機系統(tǒng)伺服跟蹤二次型優(yōu)化控制.pdf

1、風能是一種廣泛存在的自然現(xiàn)象，因其可再生無污染性受到越來越多的關(guān)注，風電在可再生能源中以絕對優(yōu)勢吸引了各國的目光，預(yù)計將成為北美、亞洲、歐洲電力來源的主力。但由于風速的不可測和不穩(wěn)定性，使得風電控制技術(shù)成為研究熱點。
　　首先，介紹了本課題研究的背景和意義。作為一個風能資源比較豐富的國家，為了緩解能源危機，我國近幾年也加大了對風能的開發(fā)力度，針對這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究越來越重視。但由于起步較晚，對于大型風機的控制技術(shù)，國內(nèi)始終落后于歐

2、洲國家。本文介紹了風電領(lǐng)域幾種比較熱門的控制技術(shù)，并簡單闡述了其優(yōu)缺點。
　　其次，以變速風機為模型，對風機系統(tǒng)的工作原理進行了簡單介紹，并依據(jù)動力學特性建立了風機驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型。由于風速的不穩(wěn)定，導致風機系統(tǒng)呈現(xiàn)很強的非線性，給控制器設(shè)計帶來很大的困擾。根據(jù)風能利用的特點，本文主要針對額定風速以下時對風機進行控制，利用轉(zhuǎn)子跟蹤理想轉(zhuǎn)速，使風機達到最大功率輸出。由于風速不能實時測量，風機系統(tǒng)中受風速影響較大的氣動部分很難進行控

3、制。
　　再次，本文采用一種魯棒控制算法對動力力矩進行估計，降低了控制器對風速測量的依賴，使得轉(zhuǎn)子始終跟蹤理想轉(zhuǎn)速，保持風機運行在最大功率點。針對魯棒控制器為了追求系統(tǒng)穩(wěn)定可能會損失跟蹤精度以及忽略控制器能量消耗的不足，采用二次型優(yōu)化算法對控制器進行優(yōu)化設(shè)計，將控制器中估計項以外的部分用二次型優(yōu)化性能指標下的控制器進行替換。對優(yōu)化前后的系統(tǒng)進行仿真，結(jié)果顯示，系統(tǒng)在跟蹤穩(wěn)定性和控制器能量消耗方面得到很大的優(yōu)化，新得到的控制器在跟蹤