基于混杂自动机变速变桨风力发电系统建模与控制

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1、第40卷第13期电力系统保护与控制v01．40No．132012年7月1日PowerSystemProtectionandControlJuly1，2012基于混杂自动机的变速变桨风力发电系统建模与控制陈铁军，汪兆财(郑州大学电气工程学院，河南郑州45OOO1)摘要：为了提高风力发电机组的风能利用效率，改善输出电能质量，针对变速变桨风力发电系统的多工况运行、随机扰动大、不确定因素多、结构时变的复杂系统控制问题，给出了基于混杂自动机的控制结构，将变速变桨风力发电系统控制过程分成多个阶段。把模型信息和检测信息都分散化，结合

2、预估控制给出各阶段控制器的算法。通过对某额定功率为1300kw的变速变桨风力机组进行建模和对控制算法进行仿真，并与常规的控制方法的控制效果进行了比较分析。仿真结果表明采用该建模和控制方法，既提高了变速变桨风力发电系统的风能的利用效率，也很好的改善了风力机输出电能质量。关键词：风力机；变速变桨控制；混杂系统；混杂自动机；预估控制Modelingandcontrolofvariable-·pitchvariable·-speedwindturbinesbasedonhybridautomataCHENTie~un，WANG

3、Zhao—cai(SchoolofElectricalEngineering，ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001，China)Abstract：Inordertoensuremaximumwindenergyeficiencyandimprovethepowerqualityofgenerationsystem’Soutput，andinviewofthecomplexcontrolproblemsinvariablespeedmadpitchwindturbinessuchasmu

4、ltipleloadingconditions，randomperturbation，largeamountofuncertaintyelements，time—varyingstructureandSOon，thispaperproposesacontrolmodelbasedonhybridautomata,classifyingthecontrolprocessofvariable—pitchvariable—speedwindturbinesintoseveralphases．Wedecentralizethe

5、modelinformationanddetectioninformation，andpresentthealgorithmforcontrollersineachphasecombiningwiththeestimatecontro1．Wemakeamodelingofthevariable—pitchvariable-speedwindturbineswith1300kWratedpoweraswellasasimulationofthecontrolalgorithm，thenwecontrastthemwith

6、conventionalcontrolmethods．Thesimulationresultsshowthatthemodelingandcontrolmethodcanobtainahigherutilizationeficiencyofwindenergyandabetteroutputpowerqualityofwindpowergenerationsystem．Keywords：windturbine；variable-pitchvariable·-speedcontrol；hybridsystem；hybri

7、dautomata；estimatecontrol中图分类号：TM614；TP29文献标识码：A文章编号：1674．3415(2012)13．0031．07了大量的研究，主要包括变结构控制、白适应控制、0引言预测控制、模糊控制等。文献[1】通过对变速变桨风变速变桨风力发电系统在低风速环境下，通过力发电系统的发电机转速进行控制，使系统输出能调整风轮转速来保持最佳叶尖速比，从而使风机获跟踪最优功率曲线，但是该控制方案使发电机转速得最大风能：在高风速运行条件下，通过改变桨叶波动太大，不适合惯性很大的大型风力发电系统；的攻角，

8、使风机保持恒定的输出功率。由此可见，文献『21针对变速变桨风力发系统的结构，提出了一在大容量的风力发电系统上，变速变桨发电系统将种滑模变结构鲁棒控制方案。以实现在变风速情况成为大型风机的发展方向。但风力发电系统中增加下对变速变桨风力发电机桨距角和输出功率的控了变速和变桨装置，控制系统的复杂程度都大大提制，但是由于风轮惯性大，很难达