本文關(guān)鍵詞：基于能量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)魯棒自適應(yīng)控制研究

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【摘要】：面對(duì)當(dāng)前全球生態(tài)環(huán)境不斷惡化和石化能源日益短缺的趨勢,新能源的開發(fā)和利用受到了全世界的關(guān)注與重視。目前,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速,永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于發(fā)電效率高、運(yùn)行可靠性高、故障率低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。然而,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有強(qiáng)非線性、高度不確定性等特點(diǎn),采用現(xiàn)代控制手段設(shè)計(jì)有效的、便于應(yīng)用的控制策略對(duì)提高風(fēng)能利用效率、改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。本文采用Hamilton系統(tǒng)理論對(duì)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的魯棒自適應(yīng)控制問題進(jìn)行研究,取得了如下研究成果:(1)針對(duì)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),分析了整體結(jié)構(gòu),詳細(xì)介紹了系統(tǒng)主要組成部分的結(jié)構(gòu),以此為基礎(chǔ)建立了風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、永磁同步發(fā)電機(jī)、槳距角控制機(jī)構(gòu)等的數(shù)學(xué)模型。(2)研究了額定風(fēng)速以下基于能量的永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲問題。首先,建立了系統(tǒng)的不確定動(dòng)態(tài)模型并將其轉(zhuǎn)化為Hamilton系統(tǒng)模型;然后設(shè)計(jì)反饋控制律實(shí)現(xiàn)Hamilton函數(shù)的重構(gòu)和期望平衡點(diǎn)的配置;最后基于系統(tǒng)的能量和結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)控制器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。仿真結(jié)果表明:當(dāng)存在參數(shù)攝動(dòng)以及外界干擾時(shí),本文所提出的控制器能夠在隨機(jī)風(fēng)速下實(shí)現(xiàn)風(fēng)能最大捕獲。(3)為了保證整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)額定風(fēng)速以上安全運(yùn)行,研究了基于能量的永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)恒功率控制問題。首先,通過將變槳距控制環(huán)節(jié)與永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來建立了變槳距控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;然后,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器將系統(tǒng)的平衡點(diǎn)配置在期望的運(yùn)行點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)Hamilton函數(shù)和結(jié)構(gòu)矩陣的重構(gòu);最后,利用系統(tǒng)內(nèi)在的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)了基于能量的魯棒自適應(yīng)變槳距控制策略,通過控制槳距角變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速維持到額定值,實(shí)現(xiàn)了額定風(fēng)速以上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的恒功率控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制方案的有效性。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 最大風(fēng)能捕獲 恒功率控制 耗散Hamilton系統(tǒng) 魯棒自適應(yīng)控制
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 課題研究的背景意義10-13
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-22
• 2 耗散Hamilton系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)控制22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 耗散Hamilton系統(tǒng)及穩(wěn)定性分析22-24
• 2.2.1 廣義Hamilton系統(tǒng)22-24
• 2.2.2 廣義Hamilton系統(tǒng)的耗散性及穩(wěn)定性24
• 2.3 非線性控制系統(tǒng)的廣義Hamilton實(shí)現(xiàn)24-26
• 2.4 耗散Hamilton系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)控制26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)29-32
• 3.2.1 風(fēng)力機(jī)29-30
• 3.2.2 變流器30-31
• 3.2.3 斷路器31
• 3.2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31
• 3.2.5 發(fā)電機(jī)31-32
• 3.2.6 控制系統(tǒng)32
• 3.3 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型32-39
• 3.3.1 風(fēng)速模型32-33
• 3.3.2 風(fēng)力機(jī)模型33-34
• 3.3.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型34
• 3.3.4 永磁同步電機(jī)模型34-38
• 3.3.5 槳距角控制機(jī)構(gòu)模型38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的魯棒自適應(yīng)最大風(fēng)能捕獲控制40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)非線性不確定模型40-42
• 4.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的Hamilton實(shí)現(xiàn)及重構(gòu)42-45
• 4.3.1 Hamilton實(shí)現(xiàn)42
• 4.3.2 Hamilton函數(shù)重構(gòu)42-45
• 4.4 魯棒自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)45-48
• 4.5 仿真研究48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基于能量的魯棒自適應(yīng)恒功率控制51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 變槳距系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型51-52
• 5.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的Hamilton實(shí)現(xiàn)及重構(gòu)52-55
• 5.3.1 Hamilton實(shí)現(xiàn)52-53
• 5.3.2 Hamilton函數(shù)重構(gòu)53-55
• 5.4 控制器設(shè)計(jì)55-58
• 5.5 仿真研究58-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 6 總結(jié)與展望61-63
• 致謝63-64
• 個(gè)人簡歷、攻讀碩士期間取得研究成果64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68

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本文編號(hào)：707979