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变速恒频风力发电系统转速鲁棒控制方法研究

作　者: 赵林坤
导　师: 樊绍胜
学　校: 长沙理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 变速恒频转速鲁棒控制低保守鲁棒稳定度 H-∞鲁棒控制闭环增益成形算法
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 2次
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内容摘要

由于能源消耗的日益增长和环境污染日益严重,可再生的绿色新能源的利用凸显得日益重要。对可再生能源的开发利用中,风能由于其突出的优点和成熟的利用技术成为研究的热点。各种风电发电技术也不断发展,而变速恒频发电技术因其对风能利用的高效性和实用性逐渐成为市场的主流产品。但是风力的随机性为高效利用风能和风力发电系统并网运行增加了困难,针对这点本文主要致力于利用鲁棒控制技术,把风力的随机性和建模不确定性对系统的影响降到可控范围内,提高风电系统运行的可靠性。本文在阅读了大量的中英文资料后,对风电发展的意义、现状和前景进行较为全面的阐述,并就变速恒频发电技术的四种控制方案进行了详细的比较,选择双馈电机变速恒频方案,并对变速恒频风力发电的原理进行了介绍。对H ?∞鲁棒控制理论进行深入的研究,对鲁棒稳定度变换矩阵的确定提出了作者自己算法并将其数学演绎证明,得到了低保守的鲁棒稳定度算法。在风力系统中引入H ?∞鲁棒控制理论对其转速进行控制。设计的转速控制器使转速系统能在一定的风速变动频率范围内具有尽可能小的速度追踪误差,对风力转矩干扰和编码器噪声干扰具有良好的抵抗能力,能允许风机的转动惯量在一定的范围内变化而不影响控制效果。但是H ?∞鲁棒控制器的设计涉及到艰辛的数学理论,且权函数的选择尚无具体方法,只能依赖与设计者的经验,大大阻碍了该方法在工程实践中的利用。为弥补这一不足本文引入基于闭环增益成形算法对风电转速进行控制,基于闭环增益成形算法继承了H ?∞鲁棒控制理论对不确定性的完美的处理,并且从工程四大参数出发,直接跳过权函数的选择,逆向推导控制器。相比H ?∞鲁棒控制理论,其简化的推导过程易于被广大工程设计者掌握,其良好的控制效果和简便的推导过程是其在工程实践中推广的优势。最后采MATLAB/Simulink对风力发电系统各个部分搭建模型,组建完整的风力发电模型进行仿真,取得了良好的仿真效果。

变速恒频风力发电系统转速鲁棒控制方法研究

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