本文關(guān)鍵詞：受擾永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)速度跟蹤控制

  更多相關(guān)文章： 永磁同步風力發(fā)電機 速度跟蹤 自抗擾控制器 模型補償 時延

【摘要】：直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)作為一種新型的發(fā)電系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單,效率高等優(yōu)點,被廣泛應用于現(xiàn)代風力發(fā)電行業(yè)中。然而風力發(fā)電系統(tǒng)是一個非線性、強耦合、多變量的復雜系統(tǒng),由于風能信號的隨機性、時變性,不可控等特點,加上外界環(huán)境中干擾造成的影響,很難獲取風力發(fā)電機系統(tǒng)的準確數(shù)學模型,這就給初期設(shè)計帶來了很大挑戰(zhàn)。因而,針對永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)的特性,設(shè)計一種不依賴于系統(tǒng)數(shù)學模型、算法簡單、抗干擾性能強的先進控制算法,對于解決風力發(fā)電機系統(tǒng)存在的受擾問題、非線性問題以及提高風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率顯得尤為重要。本文采用速度跟蹤控制的方法,以最大功率跟蹤控制為目標,針對直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)抗干擾問題,致力于研究基于自抗擾控制(ADRC)的主動抗干擾控制方法,以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。基于對永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,本文主要進行了以下幾方面的研究：(1)針對直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)中的非線性、強耦合、多干擾的問題,提出一種基于不依賴于數(shù)學模型的自抗擾控制方法。首先將系統(tǒng)的內(nèi)擾包括參數(shù)攝動,模型的不確定、控制耦合、未建模動態(tài)以及系統(tǒng)外擾一起看成系統(tǒng)的總干擾,然后通過擴張狀態(tài)觀測器(ESO)對系統(tǒng)的總干擾進行估計,再通過前饋補償?shù)姆绞较蓴_的影響。仿真結(jié)果表明所提的自抗擾控制方法能夠有效地抑制干擾的影響,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。(2)直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)是一個多干擾的復雜非線性系統(tǒng),當系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)動慣量以及其它參數(shù)隨著風速和外界干擾劇烈變化時,擴張狀態(tài)觀測器(ESO)對擾動的估計精度將大大降低。針對這一問題,本文提出一種基于模型補償自抗擾(Model-compensation ADRC)的控制方法。首先通過慣量辨識和轉(zhuǎn)矩觀測得到系統(tǒng)的部分模型信息,然后在ADRC的設(shè)計中充分利用這部分模型信息,補償?shù)粢恍┎淮_定性,將緩解ESO對擾動的估計壓力,提高ADRC的控制性能,仿真結(jié)果驗證了所提控制方法的有效性。(3)時延無可避免的存在于永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng),時延的存在會引起相位延遲,降低閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于史密斯預估器可以有效地消除時延的影響,本文將史密斯預估技術(shù)引入到ADRC的設(shè)計中,提出一種基于輸出預估自抗擾(PADRC)的控制方法。首先,通過史密斯預估器來消除時延的影響,然后使ADRC作用于一個無時延的環(huán)節(jié),以便對系統(tǒng)的變化做出及時響應,從而提高對輸入信號的跟蹤能力。仿真結(jié)果表明所提的輸出預估自抗擾可以有效地消除時延的影響,提高控制性能。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步風力發(fā)電機 速度跟蹤 自抗擾控制器 模型補償 時延
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本文主要工作和內(nèi)容安排13-15
• 第二章 直驅(qū)式永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)的建模15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 風力機及風速的數(shù)學模型15-21
• 2.2.1 風力機運行模式15-17
• 2.2.2 風速的特性及其數(shù)學模型17-20
• 2.2.3 風力機特性20-21
• 2.3 永磁同步風力發(fā)電機模型21-26
• 2.3.1 永磁同步電機模型中的坐標變換22-24
• 2.3.2 三相靜止坐標系中永磁同步發(fā)電機的數(shù)學模型24-25
• 2.3.3 永磁同步發(fā)電機在d-q坐標系中的數(shù)學模型25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 自抗擾控制方法理論介紹27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 標準的自抗擾控制基本原理27-31
• 3.3 簡化自抗擾控制器31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于自抗擾控制的永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)最大功率跟蹤控制33-40
• 4.1 引言33
• 4.2 速度環(huán)自抗擾控制器的設(shè)計33-35
• 4.3 仿真研究35-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 基于模型補償自抗擾控制的永磁同步風力發(fā)電機最大功率跟蹤控制40-51
• 5.1 引言40
• 5.2 模型補償自抗擾控制器的設(shè)計40-42
• 5.3 永磁同步風力發(fā)電機模型補償自抗擾控制器的設(shè)計42-45
• 5.4 仿真研究45-50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第六章 基于輸出預估自抗擾控制的永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)最大功率跟蹤控制51-61
• 6.1 引言51
• 6.2 時延系統(tǒng)輸出預估自抗擾控制器的設(shè)計51-53
• 6.3 輸出預估自抗擾控制在永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)中的應用53-54
• 6.4 仿真研究54-60
• 6.5 本章小結(jié)60-61
• 第七章 總結(jié)與展望61-63
• 7.1 全文總結(jié)61
• 7.2 研究展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 道日娜;孟克其勞;張占強;馬建光;賈大江;;基于瑞利概率分布的風力發(fā)電系統(tǒng)中組合風速的改進及建模仿真[J];可再生能源;2014年04期

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本文編號：692689