永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制研究

【摘要】：風(fēng)能是一種清潔的可再生能源,地球上的風(fēng)能資源不僅蘊量豐富,而且分布范圍廣泛。當前,傳統(tǒng)能源、電力緊缺及環(huán)境污染問題日益嚴重,開發(fā)利用風(fēng)能等可再生能源成為世界能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,風(fēng)力發(fā)電是當今新能源開發(fā)利用中技術(shù)成熟、最具備開發(fā)條件的項目。在風(fēng)力發(fā)電中控制技術(shù)占有越來越重要的地位,本文以額定風(fēng)速以下最大風(fēng)能捕獲為目標,基于增益調(diào)度控制和反饋線性化控制方法對轉(zhuǎn)速控制問題進行了研究。 本文以系統(tǒng)各部分的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),分析并建立了永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型。在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,選定一組典型工作點,采用局部線性化方法得到一簇線性模型,以額定風(fēng)速以下風(fēng)能的最大捕獲為目標,針對不同工作點處的線性數(shù)學(xué)模型分別設(shè)計最優(yōu)跟蹤控制器和H∞魯棒控制器,通過一種具有穩(wěn)定性保障的插值算法得到了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤增益調(diào)度控制器和H∞增益調(diào)度控制器,并在Matlab/Simulink中建立了永磁同步風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的仿真模型,仿真結(jié)果表明了控制方法的有效性和合理性。 與局部線性化方法借助于動態(tài)特性的線性近似不同,基于微分幾何的反饋線性化可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)精確解耦線性化。利用永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型,采用反饋線性化方法結(jié)合最優(yōu)跟蹤控制設(shè)計了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制器,并在VisSim/ECD軟件中建立了系統(tǒng)的仿真模型,仿真結(jié)果表明風(fēng)速在額定風(fēng)速以下大范圍變化時,將反饋線性化與最優(yōu)跟蹤控制相結(jié)合的控制策略能有效控制轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速的變化,實現(xiàn)永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的最大風(fēng)能捕獲。 【關(guān)鍵詞】：永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 最大風(fēng)能捕獲 增益調(diào)度 反饋線性化 最優(yōu)跟蹤控制 H_∞魯棒控制
【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】：2011
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-17
• 1.1 課題來源和背景7-8
• 1.1.1 課題來源7
• 1.1.2 風(fēng)能利用的背景和意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢8-10
• 1.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的構(gòu)成10-11
• 1.4 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制目的11-13
• 1.5 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制技術(shù)13-15
• 1.5.1 定槳距失速調(diào)節(jié)技術(shù)13
• 1.5.2 變槳距調(diào)節(jié)技術(shù)13-14
• 1.5.3 主動失速調(diào)節(jié)技術(shù)14
• 1.5.4 變速恒頻控制技術(shù)14-15
• 1.6 論文的研究工作15-17
• 第二章 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型17-27
• 2.1 概述17
• 2.2 風(fēng)輪模型17-20
• 2.3 傳動系統(tǒng)模型20-22
• 2.4 永磁同步發(fā)電機模型22-24
• 2.5 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的增益調(diào)度控制方法研究27-43
• 3.1 概述27
• 3.2 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤增益調(diào)度控制27-34
• 3.2.1 最優(yōu)跟蹤控制理論28-29
• 3.2.2 最優(yōu)跟蹤增益調(diào)度控制器設(shè)計29-32
• 3.2.3 仿真驗證32-34
• 3.3 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的H∞增益調(diào)度控制34-42
• 3.3.1 H∞魯棒控制理論35-37
• 3.3.2 H∞增益調(diào)度控制器設(shè)計37-39
• 3.3.3 仿真驗證39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于反饋線性化的永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制方法研究43-55
• 4.1 概述43
• 4.2 基于微分幾何的反饋線性化控制理論43-48
• 4.3 永磁同步風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的反饋線性化控制48-51
• 4.4 仿真研究51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 結(jié)束語55-57
• 5.1 結(jié)論55-56
• 5.2 展望56-57
• 致謝57-59
• 參考文獻59-63
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63

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