变速变桨风力发电系统鲁棒h2／h∞多目标控制

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1、《电气自动化}2012年第34卷第6期新能源发电控制技TheNewEnergyPowerContro1Technology变速变桨风力发电系统的鲁棒／H∞多目标控制王晓兰。倪昊(兰州理工大学电信学院，甘肃兰州730050)摘要：应用机理建模方法建立风力发电系统模型。将额定风速以上风电机组功率水平控制问题转化为／H多目标控制问题，包括混合H2／H控制和区域极点配置两个目标，混合／H实现风电系统输出功率的平滑控制并减小机械载荷；应用区域极点配置满足系统的动态性能指标。利用LMI方法求解得到桨距角鲁棒控制器，实现了风力发电系统功率水平的控制。在MATLAB环境下仿真结果表明，控制器不但能够实现额定风

2、速以上风电机组的恒功率输出控制，而且有效减小了风力发电系统运行过程中的机械载荷。关键词：风力发电系统；桨距角控制；／H多目标控制；恒功率输出；LMI[中图分类号]TP273[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)06—0017—03Robust／HMulti-objectiveControlforVariable-speedVariable—pitchWindGenerationSystemWANGXiao．1an．NIHao(LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Amodelofwin

3、dgenerationsystemisestablishedusingmechanismmodelingapproach．ThelevelcontrolproblemofwindturbinegeneratorsystemabovetheratedwindspeedistransformedintoH2／Hmulti—objectivecontrolproblems，whichcontainedmixedH2／Hcontrolandregionalpoleplacement．ThemixedH2／Hisusedtoachievesmoothcontrolofpoweroutputandredu

4、cemechanicalload，whileregionalpoleplacementisintroducedtOmeetthedynamicperformancesofthewindgenerationsystem．ThecontrolschemeisrealizedbyusingLMItoobtainrobustpitchcontroller．Simulationresultsinmatlabenvironmentshowthatconstantpoweroutputabovetheratedwindisrealizedandatthesametimethemechanicalloadis

5、reducedeffectively．Keywords：windgenerationsystem；pitchcontrol；H2／Hmulti—objectivecontrol；constantpoweroutput；LMIO引言用一种非线性控制方法设计了变速风机的桨距角控制器，然而当模型参数发生变化时，系统的性能变差，鲁棒性降低。因此，在风风力发电系统是一个复杂的，强非线性的动态系统。风能是力发电系统中，在保证输出功率有效控制的基础上，如何兼顾机一种随机能源，大规模风电场输出功率的不可控性，给并网带来械载荷的减小，从而延长机组的工作寿命是一个需要进一步研究了新的挑战。当风速达到额定风速后，一

6、般通过桨距角的有效控的问题。制，使系统的输出功率恒定。这方面的研究在国内外已经广泛开本文对风力发电系统进行了机理建模，根据系统输出功率平展，并取得了一定的成就I4。文献[1—2]对风力发电系统进行滑和减小机械载荷的要求，采用鲁棒多目标控制方法设计控制了机理建模，应用日控制理论设计了桨距角控制器，仿真表明该器，应用性能指标保证系统输出功率平滑，应用日性能指标控制器能够实现风速变化时发电机转速和输出功率的稳定，但是使系统的机械载荷最小。通过极点配置，满足系统的动态性能要在控制器的设计中没有考虑系统运行过程中机械载荷。文献求。利用LMI方法求解，得到桨距角控制器，仿真结果验证了该[3]采用基于动态逆

7、的非线性内模鲁棒控制方法，进行了桨距角控制器的有效性。控制律的设计，使得系统在工况点变化时，仍然能够保持稳定的功率输出，但这种方法增加了系统的复杂性。文献[4]基于实际1风力发电系统模型的非线性风机模型设计了一种桨距角鲁棒控制器，对参数化和非由于电磁时间常数远远小于机械时间常数，因此在本文的研参数化的扰动都有较强的鲁棒性，但是在风速扰动较大时，桨距究中，忽略了发电机电磁响应的动态过程。变速变桨风力