大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真_第1頁(yè)
大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真_第2頁(yè)
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●第28卷第14期中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)vol_28No.14May15,20081362008年5月15日ProceedingsoftheCSEE@2008Chin.Soc.forElec.Eng文章編號(hào):0258—8013(2008)14.0136-06中圖分類號(hào):TM315;TM614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A學(xué)科分類號(hào):470?40大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真孔屹剛,王志新(上海交通大學(xué)電氣工程系,上海市閔行區(qū)200240)DesignandSimulationofFuzzySliding-modeRobustControllerforLargeWindGeneratingUnitKONGYi—gang,WANGZhi—xin(DepartmentofElectricalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,MinhangDistrict,Shanghai200240,China)ABSTRACT:AnincreasingnumberoflargerwindturbinesO引言(1MWandup)arebeingdevelopedwithavariablespeed-variable目前,風(fēng)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)集中在風(fēng)機(jī)大型化、pitchcontrolmechanism.Themainobjectiveofusingavariablespeed—variablepitchcontrolstrategyistOimprove近海風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制策略和優(yōu)化等方面。風(fēng)力responsespeedandgetmaximumenergy.Butthepower機(jī)變速一變槳距調(diào)節(jié)方式是風(fēng)能收集和轉(zhuǎn)換的兩種generatedbywindturbinechangesrapidlybecauseofthe主要功率調(diào)節(jié)方式,也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組continuousfluctuationofwindspeedanddirection.Atthesame研究的熱點(diǎn)【l{】。在風(fēng)速低于額定風(fēng)速的情況下,主time,windenergyconversionsystemshavestrong要采用變速調(diào)節(jié)方式,即通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,characteristicsnonlinearwithmanyuncertainfactorj.Fuzzycontrolneeds獲得最大風(fēng)能轉(zhuǎn)換功率;當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí),noaccuratemathematicalmodelandsliding—modecontrolCan采用變槳距調(diào)節(jié)方式,即通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角,使發(fā)電provideagoodrobustnessandstabilityofsystem.Inthepapera機(jī)輸出功率基本上等于額定功率。變槳距風(fēng)力發(fā)電newkindofstatecontrollerisproposedbyfuzzysliding-modecontroltheoryandthesimulationmodelofa1.5MWvariable機(jī)的額定風(fēng)速較低,在風(fēng)速超過(guò)其額定風(fēng)速時(shí)發(fā)電speed?variablepitchwindturbineisestablishedwiththe機(jī)組的出力也不會(huì)下降,始終保持在接近理想水平,simulationsoftware.Simulationresultsshowthefuzzysliding—提高了發(fā)電效率。同時(shí),變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片modecontrollermayalsoeliminatethesteadystateerror,較薄,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,compensatethenonlinearityandhaveexcellentrobustness.易于制造大型發(fā)電機(jī)組。因此,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組KEYWORDSlwindturbine:variablespeed.v£麗a_blepitch普遍采用變速一變槳距技術(shù)咿。01。mechanism;fuzzycontrol;sliding—modecontrol;simulation對(duì)于兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,變速一變槳距機(jī)摘要:目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(功率在lMw以上)普遍采用構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足驅(qū)動(dòng)力大、有足夠的強(qiáng)度和精度等變速一變槳距控制機(jī)構(gòu),其主要目的是提高風(fēng)機(jī)的響應(yīng)速度,要求。液壓控制系統(tǒng)剛度大,輸出位移量受負(fù)載影同時(shí)獲得最大功率。但是由于風(fēng)速和風(fēng)向是時(shí)刻變化的,所響小,定位準(zhǔn)確,液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)快,系統(tǒng)頻帶以風(fēng)機(jī)發(fā)出的功率也是時(shí)刻變化的。另外,由于一些不確定寬,因此選用液壓系統(tǒng)作為變槳距的動(dòng)力系統(tǒng)。但因素的存在,整個(gè)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有很強(qiáng)的非線性。模糊控是,液壓系統(tǒng)存在死區(qū)、滯環(huán)、庫(kù)倫摩擦,還有一制無(wú)需精確的數(shù)學(xué)模型,滑??刂颇芴岣呦到y(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)些軟參量,如體積彈性模量、油的粘度、系統(tǒng)阻尼定性。該文設(shè)計(jì)了一種基于模糊滑模控制理論的控制器,同比等,有非線性特礎(chǔ)11。121。同時(shí),由于風(fēng)能具有能時(shí)使用仿真軟件建立了1.5Mw變速一變槳距風(fēng)機(jī)仿真模型。仿真結(jié)果表明,模糊滑??刂破骺墒癸L(fēng)機(jī)系統(tǒng)減小靜態(tài)誤量密度低、隨機(jī)性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn),所以風(fēng)力機(jī)差,彌補(bǔ)非線性帶來(lái)的影響,且具有很好的魯棒性。是一個(gè)復(fù)雜多變量的非線性不確定系統(tǒng)。因此,采用可靠的控制技術(shù)是機(jī)組安全高效運(yùn)行的關(guān)剝51】。關(guān)鍵詞:風(fēng)機(jī);變速一變槳距機(jī)構(gòu);模糊控制;滑??刂?;針對(duì)風(fēng)力機(jī)具有的這一特性,采用模糊滑??胤抡嬷?,可以充分利用其非線性、變結(jié)構(gòu)、自尋優(yōu)等功基金項(xiàng)目I上海市科技發(fā)展基金項(xiàng)目(062158017)。能,克服風(fēng)電系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)變與非線性因素。因此,萬(wàn)方數(shù)據(jù)第14期孔屹剛等:大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真137模糊滑模控制非常適合于兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)的控制口。1。文獻(xiàn)『1.5、12.13]對(duì)模糊控制做了詳細(xì)闡述,文獻(xiàn)[14】對(duì)滑??刂谱隽溯^詳細(xì)闡述,但都沒(méi)有把二者結(jié)合起來(lái)給出進(jìn)一步的數(shù)學(xué)模型和仿真結(jié)果。本文把模糊控制策略和滑模變結(jié)構(gòu)控制策略結(jié)合起來(lái),應(yīng)用到風(fēng)電機(jī)組控制器的設(shè)計(jì)當(dāng)中。另外,選擇不同坐標(biāo)系和不同定向矢量所得到的發(fā)電機(jī)模型是不同的。文獻(xiàn)[15—20]都對(duì)此做了詳細(xì)研究,但是發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)比較復(fù)雜,不利于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。為此,本文建立了一個(gè)更加簡(jiǎn)潔、有效的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型,結(jié)合模糊滑??刂圃O(shè)計(jì)得到了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速一變槳距控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用Matlab/Simulink軟件完成了對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的仿真分析。1風(fēng)力機(jī)特性變速一變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)原理如圖1所示,主要由風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)、控制器、變換器7個(gè)部分構(gòu)成。圖1變速一變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)原理Fig.1Asimplifiedvariablespeed-variablepitchwindpowerconversionsystem風(fēng)力機(jī)實(shí)際輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系為只=去腫2c(五,∥)’,31(1)二’風(fēng)機(jī)輸出的風(fēng)能轉(zhuǎn)矩與風(fēng)速的關(guān)系為1互=去p職3q(見(jiàn),∥)l,2(2)厶式中o(五,歷、e(五,勵(lì)分別為風(fēng)能系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù),二者的關(guān)系為q(丑歷=五e(五,歷(3)式中:A=@R,v為風(fēng)機(jī)葉尖速比;劬為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度;’,為風(fēng)速;P為空氣密度,尺為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)半徑,肭槳距角。cP(力,歷和cq(名,歷與卿腑在非線性關(guān)系,五=10、∥=0時(shí),可以得到一個(gè)最佳風(fēng)能系數(shù),如圖2所示。萬(wàn)方數(shù)據(jù)O?4…}7#制≮卜……}Ⅲ…籟塾z區(qū)048121620尖速比圖2風(fēng)機(jī)能量系數(shù)曲線Fig.2Coefficientcurveofwindturbinepower2雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的建立目前,MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多數(shù)采用雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī),雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一個(gè)高階非線性強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng),要想對(duì)MaAr級(jí)風(fēng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)精確控制,就必須對(duì)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)建立一個(gè)比較精確的模型。本文提出采用d加同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)定子q軸磁場(chǎng)定向,可以簡(jiǎn)化發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式,且容易實(shí)現(xiàn)。在定子和轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱、繞組匝數(shù)相等的條件下,可建立如下雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型:Udl墨一緲厶.0一融kUgl0Rl+tD0kD%z(4)kD—qkR+‘D—q丘%zq£。kD咀‘R2+tD由于采用dq0同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)定子黿軸磁場(chǎng)定向,顯然有:』%?嘲‘(5)I-’-l%l20電磁轉(zhuǎn)矩可表示為.,乏=np爭(zhēng)屯:%(6)Ls式(4)、(6)構(gòu)成了雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的5階模型。其中,溈磁鏈;厶和厶分別為定子和轉(zhuǎn)子的自感;k為定子和轉(zhuǎn)子的互感;尺為電阻;礎(chǔ)定子電壓角頻率,等于同步旋轉(zhuǎn)角頻率;璐為轉(zhuǎn)子角頻率;‰為發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù);D為微分算子;下標(biāo)1、2、q,d分別表示定子側(cè)量、轉(zhuǎn)子側(cè)量、口軸分量、d軸分量,以上轉(zhuǎn)子各量均已折算至定子側(cè)。由式(4)發(fā)現(xiàn),在第l、第2行出現(xiàn)了零元素,減少了多變量之間的耦合關(guān)系,另外發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩僅和定子側(cè)磁鏈和群由電流這2個(gè)變量有關(guān),大大簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)的模型。138中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷3模糊滑模控制策略3.1模糊滑??刂破髂:刂谱畲筇攸c(diǎn)是將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)表示為語(yǔ)言規(guī)則用于控制,不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型,能克服非線性因素影響,對(duì)被調(diào)節(jié)對(duì)象的參數(shù)具有較強(qiáng)的魯棒性。但是模糊控制器參數(shù)需經(jīng)過(guò)反復(fù)試湊才能確定,缺少穩(wěn)定性分析和綜合方法?;W兘Y(jié)構(gòu)控制是一種非線性魯棒控制方法,它主要用于處理建模的不精確性。滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)即使模型不精確,也能良好的維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。但是實(shí)際的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)由于切換開(kāi)關(guān)非理想等因素影響,使滑動(dòng)模態(tài)產(chǎn)生高頻抖振,這就是變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的“抖振”問(wèn)題。模糊控制和滑模控制各有優(yōu)缺點(diǎn),二者結(jié)合就構(gòu)成模糊滑??刂破?,如圖3所示。本文根據(jù)風(fēng)速大小設(shè)計(jì)了2個(gè)模糊滑??刂破鳎猴L(fēng)速在切入風(fēng)速和額定風(fēng)速之間變化時(shí),采用模糊滑模變速控制器,目的是獲得一個(gè)最佳風(fēng)能系數(shù),從而最終獲得最大風(fēng)能;當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速和切出風(fēng)速之間變化時(shí),采用模糊滑模變槳距控制器,通過(guò)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)槳距角,使發(fā)電機(jī)輸出功率基本保持不便,恒等于額定功率[1卅?!畧D3模糊滑??刂破鳎疲椋纾常疲酰螅欤椋洌椋睿纾恚铮洌澹悖铮睿簦颍铮欤欤澹颍常保不W兘Y(jié)構(gòu)控制策略考慮一般的情況,對(duì)n階系統(tǒng):X(t)=AX(t)+BV(t)+’DF(t)(7)式中:x(o為n階狀態(tài)變量;以D為控制量;F(O為擾動(dòng)量;A∈R…、口∈R~、DeR“1為相應(yīng)的系數(shù)矩陣。則可以設(shè)計(jì)一個(gè)超曲面:S(幻=cx(t)=0f8)式中S(f)=ISl,…,Sm]7∈R”,C∈R”“。對(duì)S(力求微分,得到:jS(f)=GX(t)=0(9)式中:G=孤/孤∈R“”為s(O的梯度,并且det(CB)≠0。從這m個(gè)方程中可求得m維控制量,萬(wàn)方數(shù)據(jù)這一向量用‰表示,稱之為等價(jià)控制。U。=(CB)。1[CAX(t)+CFO)】(10)只要使式(11)成立,系統(tǒng)就滿足李亞普諾夫穩(wěn)定性理論,系統(tǒng)是穩(wěn)定的。S(t)S(t)<0(11)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組變速控制系統(tǒng),雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式為以導(dǎo)+日嚷=瑤一瓦.,。——旦+日她=疋一Z3出8o。(12)把式(6)帶入式(12)中,設(shè)E=r/pk妖/Ls得到:d療)以■÷十曰悠=L一墨屯:3出8“”‘(13)。。設(shè)x。(f)=哆一堪,《為轉(zhuǎn)速的參考輸入;有Xl(f)=a,Xl+翻H+dI瓦(14)式中;al—B|Jg;bl=-'Ke/Jg:dl=l|Jg,奄u1(f)=屯2+孚∥(15)為了使系統(tǒng)能夠盡快到達(dá)滑動(dòng)面,采用指數(shù)趨近律的形式設(shè)計(jì)間斷面:S=一雕一h?sgn(S)(16)s(f)=塒x(f)一【∞-bk)X(r)dr】-0(17)式中sgn(.)為符號(hào)函數(shù),為sgncs,={二:委三三(18,從而得到控制量Ul為、Ul=一KlXl一啊’sgn(S1)=吒+U酊(19)把式(15)帶入式(19)中,得到:屯2=-KlXl一嚏?sgn(S1)+蘭《(20)k—KIX。+詈堪(21)isi=一啊?sgn(S1)(22)當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí),采用變槳距控制方式。變槳距控制實(shí)際上通過(guò)調(diào)節(jié)變槳距系統(tǒng)的槳距角,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的恒功率控制。風(fēng)電機(jī)組變槳距控制系統(tǒng)可由一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)表示:∥=(∥4-/7)/rp(231式中:衲慣性時(shí)問(wèn)常數(shù),這里值取為0.2。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)風(fēng)能功率P和槳距角蘆進(jìn)行最小二乘法擬合得到下式:P=q口2+∥聲+五(24)式(24)求導(dǎo)得到:第14期孔屹剛等:大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真139戶=2q夠+矽(25)表1模糊控制規(guī)則表式中:夕:1,即變槳距速度為I。/S,設(shè)X,(f)=P—P‘,,為功率的參考輸入,帶入式(16)、?。。。海。。◇皿茫。?!竺?。。。?!竺:竺型!竺?。。后?,———————上———一(1;)中,求解一階方程,可得到:——i———_蘭———_|}——÷又2(f)=X2+(2?。纾兀玻ǎ玻叮眨玻剑搀蹋我唬兀玻ǎ玻罚┦街校嚎冢揭唬埃埃常常?;∥21.5766;五=一2.5050。把式(26)帶入式(19)中,得到:2a?。妫欤纭兀玻揭晃澹惨唬?sgn(S:)(28)整理得到:∥=訾恥去∥一瓦1¨gn(S:)(29)4仿真結(jié)果及分析設(shè)K:=百K-1,觴=一瓦1∥,吃=瓦1忍,有尾=一疋x2+段(30)屈f=一吃?sgn(S2)(31)3.3模糊滑??刂破鞯脑O(shè)計(jì)在滑??刂浦校淮_定干擾的上確界,包括參數(shù)變化和外部負(fù)荷干擾,即式(16)中的參數(shù)項(xiàng)h,必須被有效地確定。然而,不確定的上確界項(xiàng)在實(shí)際應(yīng)用中難以獲得,因此,可使用模糊推理方法來(lái)估計(jì)集成不確定的上確界。與常規(guī)的估計(jì)器相比,模糊推理方法使用先前的專家知識(shí)以更能有效地完成控制目標(biāo)。模糊滑??刂破鞯脑O(shè)計(jì)采用最常用的三角形隸屬函數(shù),圖4和圖5分別為輸入變量和輸出變量的三角形隸屬函數(shù),采用歸納經(jīng)驗(yàn)法建立模糊規(guī)則,對(duì)于輸入變量J和j,采用常用的Mamdani控制規(guī)則,每個(gè)控制規(guī)則表可建立9條控制規(guī)則,模糊控制規(guī)則如表1所示。-0.8-0.400.40.8圖4輸入變量的三角形隸屬函數(shù)Fig.4Membershipfunctionsforinputvariables1.O-0.8-0.400.40.8圖5.輸出變量的隸屬函數(shù)Fig.5Membershipfunctionsforoutputvariable萬(wàn)方數(shù)據(jù)模糊規(guī)則建立后,接著進(jìn)行模糊推理。采用Mamdani推理方法,其合成方式直接采用極大極小運(yùn)算。經(jīng)過(guò)模糊計(jì)算后,再采用解模糊化方法對(duì)輸’出信息進(jìn)行精確化處理。對(duì)1.5MW雙饋異步風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了研究和仿真,機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。表2風(fēng)電機(jī)組主要參數(shù)Tab.2Coe偽cientofthewindturbine風(fēng)力機(jī)參數(shù)數(shù)值風(fēng)力機(jī)參數(shù)數(shù)值槳葉半徑/m35.25發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)2風(fēng)輪轉(zhuǎn)速范圍/(r/rain)II.1 ̄22.2發(fā)電機(jī)額定功率/MW1.5切入風(fēng)速J(m/s)4額定頻率/Hz50額定風(fēng)速_/(m/s)12.2定子繞組額定電壓N690切出風(fēng)atg./(rn/s)25轉(zhuǎn)子繞組額定電壓Ⅳ690齒輪箱增速比l:90定子電ⅨR/pu0.0076最佳尖速比10轉(zhuǎn)子電阻/pu0.0073最大風(fēng)能利用系數(shù)0.44定子漏感,pIl0.1248。墨苧雯量慣性矩“kg?mb轉(zhuǎn)子漏感/pu0.0884變距機(jī)構(gòu)液荊柄320000。~激磁電感/pu1.8365慣性矩,(kg-rn2)當(dāng)風(fēng)速由切入風(fēng)速4m/s變化到額定風(fēng)速12.2m/s,采用變速控制方式。2=10、4卸條件下,通過(guò)控制雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,得到一個(gè)最佳風(fēng)能功率系數(shù)C。一。(名,勵(lì),該值大約等于0.44,風(fēng)力機(jī)也捕獲得到最大風(fēng)能功率。當(dāng)風(fēng)速由額定風(fēng)速12.2m/s變化到切出風(fēng)速25m/s,采用變距控制方式,通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角,使發(fā)電機(jī)輸出功率為額定值。圖6所示為雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化的曲線。圖7為在變速控制下,最佳風(fēng)能系數(shù)c。一。(五,∥)變化的情況。圖8為在變槳距控制下風(fēng)能系數(shù)c。(以勵(lì)變化的情況。圖9為在變槳距控制下槳距角乃的變化曲線。圖10為在變速控制下風(fēng)機(jī)輸出功率曲線。圖11為在變槳距控制下風(fēng)機(jī)輸出功率曲線。由圖6可見(jiàn)在變速控制中,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化而變化,目的是得到最佳風(fēng)能系數(shù)G哪(元?dú)v,140中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷從而使在不同風(fēng)速都能獲得最大功率;而在變槳距控制時(shí),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速基本維持額定轉(zhuǎn)速不變,目的是使發(fā)電機(jī)輸出額定功率不變。圖7所示發(fā)電機(jī)在變速控制時(shí)最佳風(fēng)能系數(shù)G-叩t(允廚基本上在理論最優(yōu)值0.44附近變化,說(shuō)明模糊滑模變速控制器的2瑚l跏,』”l枷¥≯l咖礦/|磷’|Fig.6DFAMrotorspeedchangeinwindspeedfrom4t025m/s~。^.一■,h∥h.——-一0-,一圖7變速控制中最佳風(fēng)能系數(shù)變化曲線Fig.7Cp.opt(,乇勿changeinvariablespeedcontrol0.45\O.35…弋.籟1鼯0.25\≮醫(yī)O.15\\0.05—罕~[:12.2162024風(fēng)速,fIll,s1圖8變槳距控制中風(fēng)能系數(shù)變化曲線Fig.8G(石歷changeinvariablepitchcontrol1612,∥.or?:?。海海海颍げ停福??※∥聲4,萬(wàn)方數(shù)據(jù)≥善糌雷風(fēng)速/(111,s)圖10變速控制中功率變化曲線Fig.10DFAMpowerchangeinvariablespeedcontroll≥辜?儡l12.2162024風(fēng)速/fro/s)圖11變槳距控制中發(fā)電機(jī)功率變化曲線Fig.11DFAMpowerchangeinvariablepitchcontrol作用十分有效。圖8、圖9表明在模糊滑模變槳距控制中,槳距角廂著風(fēng)速的增加而增大,風(fēng)能系數(shù)C少op,O,勵(lì)隨著風(fēng)速的增加而減小。圖10、圖1l表明在變速控制時(shí),發(fā)電機(jī)隨風(fēng)速變化輸出最大功率,在變槳距控制時(shí),發(fā)電機(jī)輸出功率基本不隨風(fēng)速變化,穩(wěn)定在額定輸出功率值。5結(jié)論針對(duì)1.5Mw雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行變速一變槳距控制策略分析與仿真研究。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用由0同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)定子黿軸磁場(chǎng)定向建模,簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)模型,控制研究變得相對(duì)簡(jiǎn)單。另外,由于整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有嚴(yán)重的非線性特征,傳統(tǒng)的控制方法不適合。采用模糊滑??刂品椒ǚ謩e控制速度和槳距,經(jīng)過(guò)仿真,結(jié)果顯示模糊滑??刂品椒ǖ氖褂每梢钥s短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,彌補(bǔ)由于系統(tǒng)非線性造成的控制不確定性,使整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性好。參考文獻(xiàn)[1】SimoesMG,BoseBK,SpiegelRJ.Fuzzylogicbasedintelligentcontrolofavariablespeedcagemachinewindgenerationsystem[C].PowerElectronicsSpecialistsConference,26thAnnualIEEE,Atlanta,USA,1995.【2】PratsMM,CarrascoJM,GalvanE,eta1.Anewfuzzy10西ccontrollertoimprovethecapturedwindenergyinareal800蝴7variablespeed—variablepitchwindturbine[C].PowerElectronicsSpecialists第14期孔屹剛等:大型風(fēng)電機(jī)組模糊滑模魯棒控制器設(shè)計(jì)與仿真141Conference,Cairns,Australia,2002.【3】SimoesMG,BoseBKtSpiegelRJ.Designandperformanceevaluationofafuzzy-?logic??basedvariable-speedwindgenerationsystem[J].IEEETransactions011IndustryApplication,1997,33(4):956—965.【4】TangYffan,XuLongya.Adaptivefllzzycontrolofavariablespeedpowergeneratingsystemwithdoublyexcitedreluctancemachine【C1.PowerElectronicsSpecialistsConference,25thAnnualIEEE,Taipei,Taiwan1994.【5】PratsMAM,CarrascoJM,GalvanE,eta1.Improvingtransitionbetweenpoweroptimizationandpowerlimitationofvariablespeedvariablepitchwindturbinesusingfuzzycontroltechniques【c】.IndustrialElectronicsSociety,26thAnnualConferenceoftheIEEE,Nagoyo,Japan,2000.【6】陳樹(shù)勇,戴慧珠,白曉民,等.風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電可靠性模型及其應(yīng)用【J】.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2000,20(3):26-29.ChenShuyong,DaiHuizhu,BaiXiaomin,cta1.Reliabilitymodelof麗ndpowerplantsanditsapplication[J].ProceedingsoftheCSEE,2000,20(3):26?29(inChinese).【7】楊秀媛,梁貴書(shū).風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展及其市場(chǎng)前景[J】.電網(wǎng)技術(shù),2003,27(7):78-79.YangXiuyuan,LiangGuishn.Developmentofwindpowergenerationanditsmarketprospect[J].PowersystemTechnology,2003,27(7):78?79(inChinese).【8】雷亞洲,王偉勝,印永華,等.風(fēng)電對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的價(jià)值分析【J】.電網(wǎng)技術(shù),2003,27(12):10-14.LeiYazhou,WangWeisheng,Y'mYonghua,eta1.Analysysofwindpowervaluetopowersystemoperationpowersystemtechnology【J】.PowerSystemTechnology,2003,27(12):10-14(inChinese).[9】李晶.王偉勝,宋家弊.變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模與仿真【J】.電網(wǎng)技術(shù),2003,27(9);1禾17.LiJing,WangWeisheng,SongJiabua.Modelingandsimulationofvariablespeedwindturbine[J].PowerSystemTechnology,2003,27(9):14-17(inChinese).【lO】林成武,王鳳翔,姚興佳.變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制技術(shù)研究[J】.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2003。23(11):122-125.LinChengwu,WangFengxiang,YaoXingjia.StudyonexdtationcontrolofVSCFdoublyfedwindpowergenerator[J].ProceedingsoftheCSEE,2003,23(11):122-125(inChinese).【11】PeralesM,PerezJ,BarreroF,eta1.Fuzzylogiccontrolofavariablespeed,variablepitchwindmrbine[C1.IndustrialElectronicsSociety,The25thAnnualConferenceofthe正EE,CA,USA,1999.【t2】KongYigang,JiaYuehu.Applicationofvirtualinstrumentsinahydraulicpositionservocontrolsystems[C].TheSeventhInternationalConferenceoil.ElectronicMeasurementandInstruments,Beijing,China。2005.萬(wàn)方數(shù)據(jù)[13】Abo-KhalilAG,LeeDong.Choon,Jul—KiSeok.Variablespeedwindpowergenerationsystembasedonfuzzylogiccontrolformaximumoutputpowertracking[C].Po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