直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制.pdfVIP

第36 卷 第5 期 燕山大学学报 Vol. 36 No. 5 20 12 年9 月 Journal of Yanshan University Sept. 2012 文章编号：1007-791X (2012) 05-0445-07 直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制 * 焦晓红，苏 博 （燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 066004） 摘 要：针对直驱永磁同步风力发电系统，考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰，研究了直驱永磁 同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒 backstepping 非线性控制技术 及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器，通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速，实现系统最 大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明，所设计的控制器可以保证额定风速 下系统参数存在不确定性和外部干扰时，风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。 关键词：永磁同步发电机；风轮机；鲁棒控制；最大风能捕获 中图分类号：TP273.17 文献标识码：A DOI：10.3969/j .issn.1007-791X .2012.05.014 以永磁同步发电机输出功率为反馈量，转速为控制 0 引言 对象的最大风能捕获发电控制模型，并对整个风力 风能作为一种可再生无污染的新型能源，受到 发电系统进行建模，分析较为全面。由于变速风力 人们广泛关注。风力发电机组的发电量正在不断增 发电系统是一个高阶非线性、多变量、强耦合的复 加，对风力发电机组可靠性和效率要求也在不断提 杂系统，且风能信号具有随机性、时变性，同时系 高，齿轮箱的存在严重限制了风力发电技术的发 统存在较大的外界扰动及参数摄动，传统的线性控 展，直驱永磁风力发电系统就是在这种背景下提出 制技术应用在非线性系统中存在一定的弊端，因 的。应用于风力发电系统中的永磁同步发电机采取 此，先进的现代控制理论在风电领域中被广泛采 了特殊的设计方案，其较多的极对数设计使电机在 [ ] 用。文献 5 采用模糊控制方法实现最大风能捕 转子转速较低情况下仍可以正常工作。在直驱永磁 获目的，但该方法设计的控制器精确度不高，会使 [ ] 同步风力发电系统中，风轮机与永磁同步发电机转 控制系统产生一定的稳态误差。文献 6 利用 子直接耦合，省去了齿轮箱、电刷和滑环，提高了 混合灵敏度鲁棒控制原理，设计出最大能量获取的 系统效率，减少了发电机的维护工作，降低了噪 风力机转速控制器，在一定程度上提高了风力发电 [ ] 音。同时，永磁同步电机功率因数高，控制策略运 系统转速控制的