风力发电机独立变桨控制技术系统级优化研讨.pdfVIP

定 值 由电机转 速 信 号 控 制 转 速 控 制 器 按 一 定 的 是 一 个 非 线性 时变 的反 馈 系 统 风 力 发 电机 的参 斜 率 速度 上 升 ．给 出速 度 参 考 值 ．变 桨 距 系 统 根 考 模 型 为 Ⅳ关 联 时 滞 子 系 统 S(i=l，2，… ，Ⅳ)组 合 据此 值调 整桨距 角从 而进 行速度 控制 。当风力发 电 而 成 的 关 联 大 系统 假 设 参 考 模 型 稳 定 且 完 全 可 机并 网后 ．风力发 电机 的运行分为 2种情况 ：① 风 控 ．子 系统 S，的参 考模 型 的状 态方 程 为 速 低 于额 定风速 ：② 风速 高 于额定 风速 。 = 14 Q)+曰MiU )+ A 卜 (4) 当风 速低 于额 定 风 速 时 ，根 据式 (3)，此 时应 控 制 风 轮转 速 以获得 最 大 风 能 当桨 叶桨距 角 fl= lX (0)：XMi0 0。时 。C 相 对最 大 式 中 ：X ∈Rm为该 模 型 的状 态 向量 ；U ∈R一为 该 利 用 变 速恒 频 控制 技 术 根据 风 速 相 应 地 控 制 模 型 的输 入 向量 ；f10为关 联 项 中 的滞 后 时 间 ； 发 电机转 速 ．这样 可 以使 风 力 发 电机 工 作 在 最 佳 A ， 及 A 为具 有适 当维数 的定 常 矩 阵 。 功 率 捕 捉状 态 。在 该 控 制 过 程 中 ．不 断 追 踪 最 佳 设 风力 发 电机 变 桨 系统 数 学模 型 为式 (4)在 满 功 率 ．实 际上 就是 要 求风 能利 用 系数 最 大 。 足 AMf；A (t)，B = (t)，A--．4∞，B (O) ∞所 获得 当风 速 高 于 额 定 风 速 ． 由于 风 力 发 电机 的机 的表 达 式 ，且 X ∈R ，U。∈R一为 该 模 型 的 状 态 向 械 和 电气 极 限 的限 制 ．风 轮转 速 和风 力 发 电机 的 量与 输入 向量 ．其他 参 数 同参 考模 型参 数 输 出功 率 要 维 持 在 额定 值 附近 增 大桨 距 角 ．在 定 义 广义 状 态误 差 向量 为 人 流角 不 变 的情 况 下 风力 发 电机 的攻 角会 相应 减 ef(f)= №(t)一 () 小 ，也 即风 力 发 电机 的 增 大 。因此 当风 力 发 电 在 控 制 律选 取 过 程 中希 望不 论 控 制 律 使 参 数 机 输 出功 率 大 于 额 定 功 率 时 ．通 过 增 大 桨 距 角 ． 如何 变 化 ．总 能使 系 统是 全局 渐 近稳 定 的 减小 风 力发 电机 的输 出功 率使 之 维 持 在额 定 功率 ： 其 中 当输 出功率 小 于额 定 功 率 时 ．通 过 减 小 桨 距 角 使 f (f)=Yc ()-Yc()；A ()+A【 -A (f) ()+ 风 力发 电机 的输 出功 率维 持在 额 定功 率 【 一 B()](f)+∑Aoe(f—r) (5) 风 电机 组 在 自然 风 条 件 下 运 行 时 ． 由于 作 用 = l 在 风