【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,能源需求也隨之不斷增大,包含煤、石油、天然氣在內(nèi)的化石能湖，不僅儲(chǔ)量有限,而且其燃燒造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,風(fēng)能是清潔、安全、資源豐富的可再生能源,因此風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用及研究越來(lái)越引起世界各國(guó)的高度重視。直驅(qū)永磁間步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力機(jī)直接與發(fā)電機(jī)相連接,減少了傳動(dòng)損耗,因此具有發(fā)電效率高、可靠性高、運(yùn)行及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn),已成為大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要類型之一。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)非線性、強(qiáng)偶合、時(shí)變系統(tǒng),由于傳統(tǒng)的控制策略對(duì)系統(tǒng)模型及參數(shù)依賴性較高,因此基于傳統(tǒng)控制策略的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大風(fēng)能眼蹤控制根難獲得滿意的控制性能。H_∞控制埋論能夠有效的抑制控制系統(tǒng)參數(shù)的變化和外界擾動(dòng)等因素的影響，因而木文圍繞基于H_∞控制策略直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大風(fēng)能跟蹤控制進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容如下：(1) 詳細(xì)介紹了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本原理，并建立了風(fēng)力機(jī)、永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。(2)以風(fēng)力機(jī)、永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出適用于H_∞魯棒控制的數(shù)學(xué)模型,井建立了參數(shù)攝動(dòng)下系統(tǒng)的不確定模型。(3)針對(duì)參數(shù)不確定情況下的魯棒控制間題，基于H_∞控制理論,依據(jù)系統(tǒng)的攝動(dòng)數(shù)學(xué)模型,以提高系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與魯棒性能為目標(biāo)，綜合設(shè)計(jì)了H 控制器。并利用結(jié)構(gòu)奇異值法(μ分析方法)分析了閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能,對(duì)閉環(huán)攝動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)域輔出響應(yīng)進(jìn)行仿真分析和研究。(4)基于MATLAB/Simulink軟件，搭建風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)以及機(jī)側(cè)變流器等模塊，對(duì)基于PI控制策略和H_∞控制策略直驅(qū)水磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大風(fēng)能跟蹤控制進(jìn)行訪真研究，井進(jìn)行對(duì)比分析。(5)設(shè)計(jì)了滑模模--H_∞混合控制器,采用滑模控制方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入跟蹤控制器。保證系統(tǒng)的快速跟蹤性能;采用H_∞控制萬(wàn)法來(lái)設(shè)計(jì)抗擾控制器,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí),對(duì)擾動(dòng)和參數(shù)變化進(jìn)行有效的抑制。
【圖文】：

用先進(jìn)的技術(shù)手段開(kāi)發(fā)可再生的綠色能源，調(diào)整以煤、石油、天然氣為主的能源結(jié)構(gòu)結(jié)解決環(huán)境惡化和能源危機(jī)問(wèn)題，如風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能等綠色清潔的能源發(fā)利用，使它們?cè)谀茉唇Y(jié)構(gòu)中的比例大大提高【1】。可再生清潔能源中，太陽(yáng)能處處皆有，開(kāi)發(fā)潛力巨大，基本對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，但利太陽(yáng)能發(fā)電目前還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。從目前來(lái)看，生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)規(guī)模小；海洋中的潮汐能、波浪能發(fā)電，雖有進(jìn)展，但因其不穩(wěn)定，一時(shí)難以大規(guī)模應(yīng)用。能是資源豐富、綠色、安全的可再生能源，由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)低、占地少、無(wú)污投資靈活、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)能被人們稱為這些可再生清潔能源中最有發(fā)展前景，發(fā)技術(shù)也相對(duì)成熟的能源之一【1,2】。最近幾年，隨著科技迅速發(fā)展，發(fā)電成本也在大幅下降，風(fēng)力發(fā)電的成本在新能源電中已經(jīng)接近火力發(fā)電的成本，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的能源產(chǎn)業(yè)，也是電力能源中比增長(zhǎng)最快的能源之一，年增幅約 27％【3,4,5】。因此，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的深入研究意義重大。圖 1-1 為 1997 年到 2014 年全球風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)容量情況，圖 1-2 為 1997 年到 2年全球風(fēng)力發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量情況【6】。從這兩個(gè)圖中可以看到，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容在不斷快速地增加。

圖 1-2 1997-2014 年全球風(fēng)力發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量情況Fig. 1-2 Global installed capacity of wind power generation in 1997-2014風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，特別是控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)比較落后是阻礙我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的核心因素。通過(guò)我國(guó)科研人員的堅(jiān)持不懈，設(shè)計(jì)出的風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制能力。不過(guò)如何提升發(fā)電機(jī)組在惡劣環(huán)境下的控制性能，這方面的研究探索還非常少，對(duì)于如何控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，基本都基于標(biāo)稱模型，使用 PID 算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。怎樣做到讓系統(tǒng)具有較好的可靠性和魯棒性，且方便工程應(yīng)用，還應(yīng)該進(jìn)行深入地研究【1】經(jīng)典的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法要求有一個(gè)確定的數(shù)學(xué)模型。在建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中，往往要忽略許多不確定因素，但經(jīng)過(guò)以上處理后得到的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)不能完全描述原來(lái)的物理系統(tǒng)，而僅僅是原系統(tǒng)的一種近似。對(duì)許多要求不高的系統(tǒng)，這樣的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)能夠滿足工程要求。然而，對(duì)于一些精度和可靠性要求較高的系統(tǒng)，若采用這種設(shè)計(jì)方法，就有可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定或者控制效果較差，因此，為了解決不確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，，科學(xué)家們提出了魯棒控制理論。由于魯棒控制器是針對(duì)系統(tǒng)工作的最壞情況而設(shè)計(jì)的，因此能適應(yīng)所有其它工況，所以它是解決這類不確定系統(tǒng)控制問(wèn)題的有力工具。永磁同步電機(jī)有強(qiáng)耦合、時(shí)變、非線性等特點(diǎn)，為了使系統(tǒng)具備快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和優(yōu)
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;2014年全球風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)[J];風(fēng)能;2015年02期

2 張?zhí)禅?程利民;吳菘;李盛禹;;風(fēng)電機(jī)組模糊自適應(yīng)整定PID控制技術(shù)研究[J];控制工程;2014年S1期

3 趙鵬飛;許寶杰;吳國(guó)新;左云波;;小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率控制方法綜述[J];機(jī)電工程技術(shù);2013年10期

4 陳杰;龔春英;陳家偉;陳冉;嚴(yán)仰光;;變速定槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全風(fēng)速功率控制[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年30期

5 焦曉紅;蘇博;;直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率跟蹤的魯棒控制[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

6 張小蓮;李群;殷明慧;葉星;鄒云;;一種引入停止機(jī)制的改進(jìn)爬山算法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年14期

7 秦生升;胡國(guó)文;顧春雷;李杜;;風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的恒功率非線性H_∞魯棒控制[J];控制理論與應(yīng)用;2012年05期

8 段紹棟;肖玲斐;申濤;;基于功率反饋的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制研究[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2012年02期

9 梁濤;李福先;黃s

本文編號(hào)：2546361