永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)功率優(yōu)化滑模控制方法研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境污染和能源危機日益嚴峻，風力發(fā)電作為一種清潔、無污染的可再生能源在解決這些問題上有著不可替代的作用，其中，永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)(D-PMSG)因其體積小、成本低、發(fā)電效率高、結構簡單、可靠性高等優(yōu)點，成為了風電領域的研究重點。本文針對D-PMSG風電系統(tǒng)機側部分，深入研究了全風速下的功率優(yōu)化控制策略及其中的無傳感器控制策略。
　　本文首先建立了D-PMSG風電系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行了風力機最大風能追蹤(MPPT)機理的

2、分析，確定了低風速下采取基于定槳距的最佳葉尖速比控制方案，設計了雙閉環(huán)全階無抖振滑?？刂破鳌８鶕?jù)當前風速應用最佳葉尖速比法得到參考轉(zhuǎn)速，再通過全階無抖振滑?？刂破鲗崿F(xiàn)對電機的轉(zhuǎn)速、電流控制，使發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速跟蹤參考轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)額定風速以下的MPPT控制。
　　其次，為了在高風速下抑制轉(zhuǎn)速和輸出功率的波動，設計了魯棒自適應變槳距控制器。在模型參數(shù)未知不確定的情況下，引入復合誤差變量，設計了魯棒自適應控制律與自適應參數(shù)的更新率。在適當?shù)?/p>

3、選取設計參數(shù)后，魯棒自適應變槳距控制器能夠抑制轉(zhuǎn)速超速，實現(xiàn)系統(tǒng)的恒功率運行，并且具有有比模糊控制和PID控制更小的波動幅度和更快的調(diào)節(jié)速度。
　　然后，為了進一步的抑制輸出功率的波動，在變槳距控制的基礎上結合轉(zhuǎn)矩控制，設計了功率平穩(wěn)輸出控制策略。采用變槳距控制，調(diào)節(jié)風機輸出的機械功率，同時通過轉(zhuǎn)矩控制，快速地平抑功率波動，保證系統(tǒng)恒功率運行。這樣，利用轉(zhuǎn)矩控制的快速性改善和優(yōu)化了系統(tǒng)輸出功率特性。將低風段與高風段的控制策略相結合

4、，在額定風速以下時采用定槳距下基于最佳葉尖速比法的全階無抖振滑?？刂颇Ｊ?，額定風速以上時，采用變槳距控制與轉(zhuǎn)矩控制相結合的功率平穩(wěn)輸出控制模式，實現(xiàn)全風速下的功率優(yōu)化控制。
　　最后，為了減小成本，增加系統(tǒng)可靠性，提出一種自適應全階滑模觀測器來實現(xiàn)無傳感器控制，將全階無抖振終端滑?？刂婆c自適應控制相結合來估計轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。基于永磁同步電機的電壓平衡方程，設計全階終端滑模面，通過控制律的設計，削弱了控制量的抖振。運用自適應控制來提