本文關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)的魯棒最優(yōu)控制

  更多相關(guān)文章： 海上風(fēng)電 氫燃料電池 變槳距 魯棒H_∞控制 LMI

【摘要】：現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展使得能源、資源與環(huán)境的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重。隨著化石能源的日漸枯竭,發(fā)展新的綠色能源已經(jīng)迫在眉睫。風(fēng)力發(fā)電因其清潔、無(wú)污染、可再生,量大面廣等優(yōu)點(diǎn)成為各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)的新能源。然而由于風(fēng)電不穩(wěn)定與隨機(jī)性,大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電會(huì)對(duì)電能質(zhì)量和電網(wǎng)的安全性帶來(lái)挑戰(zhàn),因此發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)風(fēng)電有重要意義。在眾多新型儲(chǔ)能技術(shù)中,氫能以其獨(dú)特的性質(zhì)成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的新星。氫氣不含碳,燃燒后不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體,成為被廣泛關(guān)注的新型能源。發(fā)展風(fēng)氫互補(bǔ)系統(tǒng)是最值得期待的未來(lái)能源形式之一。在對(duì)控制理論的研究中,魯棒控制是近年來(lái)取得較大發(fā)展的控制方法。針對(duì)風(fēng)電和儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)中存在的不確定性和干擾,應(yīng)用魯棒H_∞控制變槳距系統(tǒng)可以很好地抑制風(fēng)對(duì)海上風(fēng)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)載荷的干擾。在對(duì)氫燃料電池的空氣供應(yīng)系統(tǒng)中,對(duì)壓力的控制是中心問(wèn)題之一。針對(duì)建模過(guò)程中忽略的高頻因素和系統(tǒng)在運(yùn)行中受到的干擾,應(yīng)用魯棒H_∞混合靈敏度控制可以將壓力穩(wěn)定在理想值上。本文以實(shí)現(xiàn)風(fēng)-氫耦合發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象。應(yīng)用變速恒頻技術(shù)使海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)在較大風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率達(dá)到最優(yōu)。根據(jù)海上風(fēng)機(jī)受載荷波動(dòng)影響大的特點(diǎn),運(yùn)用H_∞控制對(duì)系統(tǒng)受到的擾動(dòng)具有魯棒性,設(shè)計(jì)了H_∞狀態(tài)反饋?zhàn)儤嗫刂破?減少了風(fēng)機(jī)承受的載荷,降低了風(fēng)機(jī)的機(jī)械零部件如塔架、槳葉和傳動(dòng)軸的疲勞度,從而延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。最后,為解決棄風(fēng)限電,提高風(fēng)能的利用效率,將風(fēng)場(chǎng)多余的風(fēng)能資源通過(guò)電解水制成氫氣,儲(chǔ)存在質(zhì)子交換膜氫燃料電池中。提高燃料電池效率的關(guān)鍵在于控制空氣供應(yīng)管道的壓力穩(wěn)定,從而使陰極的氧氣流量充足,促進(jìn)氫氣的充分燃燒。通過(guò)H_∞混合靈敏度控制,實(shí)現(xiàn)了在模型不確定的情形下仍然能使空氣供應(yīng)系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在額定值,達(dá)到了良好的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)電 氫燃料電池 變槳距 魯棒H_∞控制 LMI
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM614;TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電與儲(chǔ)能研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 H_∞控制發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.4 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第2章 魯棒控制理論基礎(chǔ)15-26
• 2.1 魯棒控制問(wèn)題的提出15-17
• 2.1.1 魯棒控制針對(duì)的問(wèn)題15-16
• 2.1.2 信號(hào)與系統(tǒng)的范數(shù)16-17
• 2.2 魯棒控制的時(shí)域描述17-21
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)H_∞問(wèn)題17-20
• 2.2.2 H_∞問(wèn)題的LMI解法20-21
• 2.3 魯棒控制的頻域描述21-23
• 2.3.1 靈敏度函數(shù)21-22
• 2.3.2 混合靈敏度問(wèn)題22-23
• 2.4 魯棒H_∞控制器的有效性驗(yàn)證23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行原理與仿真26-41
• 3.1 風(fēng)力機(jī)的建模26-29
• 3.2 海上風(fēng)速的模型與仿真29-31
• 3.3 雙饋電機(jī)運(yùn)行原理與數(shù)學(xué)建模31-33
• 3.4 直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理33-36
• 3.4.1 雙PWM變換器33-34
• 3.4.2 SVPWM控制原理34-36
• 3.5 雙饋電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真36-39
• 3.6 本章小結(jié)39-41
• 第4章 抑制載荷的海上風(fēng)電機(jī)組H_∞變槳距控制41-55
• 4.1 風(fēng)電機(jī)組槳距控制的分類41-43
• 4.2 抑制載荷問(wèn)題的提出43-44
• 4.3 海上風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型44-48
• 4.4 魯棒H_∞控制器的設(shè)計(jì)與仿真48-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 基于H_∞控制的燃料電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-68
• 5.1 風(fēng)氫互補(bǔ)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀55-56
• 5.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的模型56-61
• 5.3 H_∞混合靈敏度問(wèn)題61-63
• 5.4 魯棒H_∞控制器的設(shè)計(jì)與仿真63-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 工作總結(jié)68
• 6.2 研究展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況74

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