1mw变速变距风力发电机的滑模变结构鲁棒控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第2期沈阳工业大学学报Vo1．27No．22005年4月JournalofShenyangUniversityofTechnologyApr．2005r+。+。+-+-+、文章编号：1000—1646(2005)02—0171—04}控制工程}—■一—一————1MW变速变距风力发电机的滑模变结构鲁棒控制郭庆鼎，赵麟，郭洪澈(沈阳工业大学a．电气工程学院，b．风能技术研究所．沈阳110023)摘要：针对一种变速变距风力发电机，提出了一种滑模变结构鲁捧控制方案．由于滑模变结构具有独特的优点，因此应

2、用滑模变结构原理设计了滑模变结构控制器．通过分析可知，所设计的滑模变结构控制器不但可以控制风轮转速使之从风中获得最大功率，还可以控制浆距角调节的速度，进而通过浆距调节来使输出功率平稳．仿真实验结果表明所提出的控制方案是十分有效的，此控制系统具有良好的鲁棒性能．关键词：风力发电；变速；变桨距；滑模变结构；鲁捧控制中图分类号：TP273文献标识码：ASlidingmodevariable-structurecontrolfora1MWvariable-speedadjustable-pitchwindenergyconversionsystemGUOQi

3、ng．ding，ZHAOLin，GUOHong—che(a．SchoolofElectricalEngineering，b．ResearchCenterofWindEnergy，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110023，China)Abstract：Aslidingmodelvariablestructure(SMVS)robustcontrolschemeforavariablespeedadjustable—pitchwindenergyconversionsystemispresented．Be

4、causeoftheuniquemeritofSMVS，acontrollerisdesignedaccordingtotheSMVStheory．Thedesignedcontrollerregulatestheturbinespeedtoextractmaximumpowerfromthewindandadjustspithtoobtainconstantpower．Thesimulationresultsshowtheproposedschemeiseffectiveandhasstrongrobustperformances．Keywords

5、：windpower；variablespeed；adjustablepitch；sliding·modevariablestructure；robustcontrol发展风力发电，不仅可以节约常规能源，而且有利于环保，是改善能源结构，减少环境污染的有效途径之一，可带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益．图1是本文所讨论的系统框图．现在大型风力发电机主要是变速风力发电机，其桨距角若可调节就可以实现多变量控制．变桨距风力发电机与定桨距风力发电机相比具有在额定风速点以上输出功率平稳的特点．为了使风力发电机在风速等不确定性的作用下输出功率仍然具有鲁棒性，本

6、文采用滑模变结构鲁棒控制方图1变速变距风力发电机控制系统案对变桨距系统进行控制．下面只对风力发电机Fig．1Windenergycontrolsystemdiagramwith的变距系统讨论．variable．speedandadjustable—pitch。收稿日期：2004一O1—17基金项且：国家863资助项目(2001AA512022)作者简介：郭庆鼎(1939一)，男，辽宁盖县人，教授，博士生导师维普资讯http://www.cqvip.com172沈阳工业大学学报第27卷变桨距风力发电机原理风中吸收风的全部能量．这样使系统总是在吸取阵风最

7、大功率和转矩限制二者之间交替变化作用．叶轮转矩由下式给出2变桨距风机系统模型Tt=0．5CqpurR(1)C。=厂(，￡，，0)(2)假定变桨距风机的机械模型如图3所示式中：p一空气密度；￡，一风速；R一叶轮半径；C。一转矩系数；一叶轮角速度；一桨距角．转矩系数C。特性曲线如图2所示007．0nRr0．08，．、’风轮图3风力发电机机械模型Fig．3Mechanicalmodelofwindenergygenerator图中：K。～轴柔量，D一阻尼系数．把图3所示电机侧参数变换到叶轮侧．定义：，此处1图2转矩系数特征曲线和2分别对应于叶轮侧和电机侧，

8、当l>2Fig．2Thecharacteristiccurvesoftorquecoefficient时，T