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基于自抗扰控制的风电机组无功功率调节策略研究

摘要

在全球能源结构转型的大背景下，风能作为重要的可再生能源，其高效、稳定的开发利用对于满足能源需求、缓解环境问题具有重要意义。然而，风电机组在运行过程中面临的无功功率不稳定问题，严重制约了其运行效率和电网稳定性。为解决这一问题，本研究深入探索了基于自抗扰控制的风电机组无功功率调节策略。研究首先系统分析了风电机组无功功率的产生与调节机制，以及传统无功功率调节方法的局限性。在此基础上，设计了基于自抗扰控制的无功功率调节策略，包括自抗扰控制器的参数整定、无功功率调节策略的制定与实现等。通过仿真验证和实验研究，结果显示，该策略能够显著提高风电机组的无功功率调节精度和鲁棒性，有效应对风速波动、电网电压变化等多种扰动因素，保障了风电机组的稳定运行和电网的电压稳定。

研究进一步揭示了自抗扰控制在风电机组无功功率调节中的独特优势。通过扩展状态观测器对系统状态的精确估计和补偿，该策略实现了对系统内外扰动的有效抑制，显著提升了控制性能。此外，策略的制定充分考虑了系统的稳定性和鲁棒性需求，通过优化控制参数和控制策略，确保了风电机组在复杂多变的运行环境中的稳定运行。实验研究结果也进一步验证了策略的有效性和实用性，为风电机组的无功功率调节提供了新的解决方案和技术支撑。这一研究成果不仅丰富了风电机组控制理论，也为风电行业的发展和可再生能源的高效利用提供了有力支持。

关键词：风电机组；无功功率调节；自抗扰控制；鲁棒性；仿真验证；实验研究

ABSTRACT

Againstthebackdropofglobalenergystructuretransformation,windenergy,asanimportantrenewableenergysource,hassignificantimportanceinmeetingenergydemandandmitigatingenvironmentalissuesthroughitsefficientandstabledevelopmentandutilization.However,theproblemofunstablereactivepowerfacedbywindturbinesduringoperationseriouslyrestrictstheiroperationalefficiencyandgridstability.Toaddressthisissue,thisstudydelvesintothereactivepowerregulationstrategyofwindturbinesbasedonactivedisturbancerejectioncontrol.Thestudyfirstsystematicallyanalyzedthegenerationandregulationmechanismofreactivepowerinwindturbines,aswellasthelimitationsoftraditionalreactivepowerregulationmethods.Onthisbasis,areactivepowerregulationstrategybasedonactivedisturbancerejectioncontrolwasdesigned,includingparametertuningoftheactivedisturbancerejectioncontroller,formulationandimplementationofreactivepowerregulationstrategy,etc.Throughsimulationverificationandexperimentalresearch,theresultsshowthatthisstrategycansignificantlyimprovethereactivepowerregulationaccuracyandrobustnessofwindturbines,effectivelycopewithvariousdisturbancefactorssuchaswindspeedfluctuationsandgridvoltagechanges,andensurethestable