基于魯棒控制的前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制研究

基于魯棒控制的前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制研究

摘要：

隨著風(fēng)能的廣泛利用和風(fēng)電機(jī)組容量的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制問(wèn)題日益突出。本文基于魯棒控制理論，針對(duì)前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)了一種低電壓穿越控制方法。通過(guò)建立風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，利用魯棒控制方法設(shè)計(jì)了魯棒控制器，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越過(guò)程中的穩(wěn)定工作。

關(guān)鍵詞：魯棒控制；前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組；低電壓穿越；穩(wěn)定工作；控制方法

1.引言

風(fēng)能作為一種清潔、可再生的能源形式，受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注和發(fā)展。風(fēng)電機(jī)組作為利用風(fēng)能發(fā)電的裝置，具有容量大、效率高、投資回收期短等優(yōu)勢(shì)，因此得到了迅速發(fā)展。然而，隨著風(fēng)電機(jī)組容量的不斷增加，低電壓穿越控制問(wèn)題也日益突出。低電壓穿越控制是指當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到一定程度時(shí)，風(fēng)電機(jī)組能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的影響。因此，設(shè)計(jì)一種高效穩(wěn)定的低電壓穿越控制方法對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要意義。

2.風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型

風(fēng)電機(jī)組是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)兩部分組成的。風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)輪來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)則負(fù)責(zé)將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)中。為了研究風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越控制問(wèn)題，需要建立風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型。風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型可以表示為：

其中，Ω是風(fēng)輪角速度；λ是風(fēng)速；p是機(jī)組機(jī)械輸入功率；η是風(fēng)輪到電網(wǎng)的傳輸效率；P是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的輸出功率；v是電網(wǎng)電壓。

3.魯棒控制器設(shè)計(jì)

魯棒控制是一種能夠有效抵抗外部干擾和參數(shù)變化的控制方法。在低電壓穿越控制問(wèn)題中，由于電網(wǎng)電壓的下降會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要設(shè)計(jì)一種能夠抵抗電網(wǎng)電壓變化的控制器。魯棒控制器的設(shè)計(jì)思路是將系統(tǒng)建模誤差和控制器設(shè)計(jì)誤差納入考慮，從而使系統(tǒng)能夠在不確定性和干擾的情況下保持穩(wěn)定。通過(guò)引入滑模變量和自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越穩(wěn)定控制。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證魯棒控制器在風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制中的有效性，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，魯棒控制器能夠有效抵抗電網(wǎng)電壓下降對(duì)風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響，保證了風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越過(guò)程中的正常工作。

5.結(jié)論

本文基于魯棒控制理論，設(shè)計(jì)了一種前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法能夠有效抵抗電網(wǎng)電壓下降對(duì)風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響，保證了風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越過(guò)程中的正常工作。未來(lái)的研究方向可以探索其他控制方法和算法的應(yīng)用，進(jìn)一步提高風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制的穩(wěn)定性和效率。

本文通過(guò)魯棒控制方法設(shè)計(jì)了一種前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制方法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該控制方法能夠有效抵抗電網(wǎng)電壓下降對(duì)風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響，保證了風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越過(guò)程中的正常工作。這個(gè)研究為解決風(fēng)電機(jī)組低電壓