風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化控制研究

【摘要】： 能源、環(huán)境是當(dāng)今人類生存和發(fā)展所要解決的緊迫問題。利用可再生資源如風(fēng)能,作為未來最重要的清潔代替能源之一,對于緩解能源匱乏具有非同尋常的意義。隨著風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為世界各國研究的熱點,其中如何獲得最多的風(fēng)能以及提高系統(tǒng)運行的可靠性等一系列關(guān)鍵問題得到學(xué)者們越來越多的關(guān)注。因此,風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)占有越來越重要的地位,同時獲得了大量先進且實用的研究成果。目前,大部分文獻是以額定風(fēng)速以下風(fēng)能的最大捕獲或者額定風(fēng)速以上發(fā)電機恒功率輸出作為單個目標(biāo)。然而風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是由風(fēng)力機、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、變槳執(zhí)行機構(gòu)以及AC-DC-AC變換器等器件有機連接組成的,其控制目標(biāo)并不是單一的。因此,風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的多目標(biāo)控制需要進一步深入研究。一些學(xué)者已經(jīng)注意到這個問題,并取得了一定的研究成果。 Iulian Munteanu等學(xué)者根據(jù)風(fēng)速的多時間尺度特性,利用頻率分離原理,將風(fēng)速分成低頻部分和高頻脈動部分。針對額定風(fēng)速以下的情況,以風(fēng)能的最大捕獲和降低發(fā)電機系統(tǒng)振蕩為目標(biāo),設(shè)計基于LQG優(yōu)化的雙頻環(huán)控制器。本文受Iulian Munteanu等學(xué)者的啟發(fā),繼承了雙頻環(huán)優(yōu)化控制的思想,主要得到如下兩個結(jié)果:一、針對額定風(fēng)速以上的情況,以發(fā)電機恒功率輸出、降低發(fā)電機系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)振蕩為目標(biāo),設(shè)計基于LQG優(yōu)化的雙頻環(huán)控制器,仿真結(jié)果表明了所提出的控制方法是有效的。二、由于LQG控制方法嚴格依賴于系統(tǒng)的線性化模型,而處于環(huán)境較惡劣的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的參數(shù)難免會發(fā)生較大的變化,本文將多目標(biāo)混合H2/H∞控制的引入雙頻環(huán)控制器中,替代原有的LQG控制器。通過調(diào)整H∞指標(biāo)的大小,求解得到不同的最小H2指標(biāo),實現(xiàn)多個目標(biāo)之間的不同折衷。最后給出了仿真分析。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 優(yōu)化控制 雙頻環(huán) LQG H_2/H_∞控制 多目標(biāo)控制
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK83
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-18
• 1.1 風(fēng)能及風(fēng)能利用7-8
• 1.2 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制策略8-10
• 1.2.1 控制目的8-9
• 1.2.2 控制策略及技術(shù)9-10
• 1.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)優(yōu)化控制綜述10-17
• 1.3.1 最大功率點跟蹤(MPPT)11-12
• 1.3.2 模糊控制12-13
• 1.3.3 PI 控制13-14
• 1.3.4 通斷控制14
• 1.3.5 滑?？刂?/span>14-15
• 1.3.6 QFT 魯棒控制15-16
• 1.3.7 反饋線性化控制16-17
• 1.4 論文所做的工作17-18
• 第二章 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型18-30
• 2.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基本組成18
• 2.2 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型18-23
• 2.2.1 風(fēng)輪模型18-20
• 2.2.2 傳動系統(tǒng)模型20-22
• 2.2.3 DFIG 模型22
• 2.2.4 變槳執(zhí)行機構(gòu)22-23
• 2.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的雙頻模型23-29
• 2.3.1 風(fēng)速的雙頻特性23-25
• 2.3.2 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的低頻模型25-26
• 2.3.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的高頻模型26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于LQG 的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的雙頻環(huán)優(yōu)化控制方法研究30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 額定風(fēng)速以下30-37
• 3.2.1 控制指標(biāo)30-31
• 3.2.2 頻率分離原理31-32
• 3.2.3 雙頻環(huán)及LQG 控制32-34
• 3.2.4 仿真研究34-37
• 3.3 額定風(fēng)速以上37-42
• 3.3.1 控制指標(biāo)37
• 3.3.2 雙頻環(huán)及LQG 控制37-39
• 3.3.3 仿真研究39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于H2/H∞的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)雙頻環(huán)優(yōu)化控制方法研究43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 H_2/H_∞控制43-47
• 4.2.1 H_2 性能43-45
• 4.2.2 H_∞性能45
• 4.2.3 H2/H_∞控制45-47
• 4.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的雙頻環(huán)H_2/H_∞優(yōu)化控制47-52
• 4.3.1 基于狀態(tài)反饋的H_2/H_∞優(yōu)化控制48-49
• 4.3.2 仿真研究49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 結(jié)束語53-55
• 5.1 結(jié)論53-54
• 5.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-60
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文60

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