基于观测器风力发电系统滑模变结构控制

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1、第25卷第2期电力系统及其自动化学报V01．25No．22013年4月ProceedingsoftheCSU—EPSAApr．2013基于观测器的风力发电系统滑模变结构控制徐红，刘东乐(燕山大学电气工程学院，秦皇岛066004)摘要：为了改进风力发电系统浆距角的控制性能，文中采用带观测器的滑模控制理论设计出了一种新型滑模控制器。该控制首先建立系统的数学模型，然后设计了常规滑模变结构控制器。为了减小控制抖振，设计基于观测器的滑模控制器，该控制包含两个观测器，其中一个用于估计风速波动信号的干扰，另一个用于观测当风速波动时引起的风轮转子转速波动干扰。该控制器与传统滑模控制器相比，不仅减小了

2、系统的控制抖振，还使风力机在高于额定风速阶段的桨距角控制更具有稳定性能。最后通过仿真研究，证明了该设计方案的合理性和控制器的鲁棒性。关键词：风力发电；变桨距控制；滑模控制；干扰观测器中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1003—8930(2013)02—0020—06Sliding-modeControlwithDisturbanceObserverforAdjustable-pitchWindPowerSystemXUHong，LIUDong-le(InstituteofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao

3、066004，China)Abstract：Fortheperformanceimprovementoftheadjustable-pitchcontrolinwindpowergeneration，anovelsliding-modecontrolisdesignedbasedonthesliding-modecontroltheoryandtheobservermethodinthispaper．First，thesystemmodelisdeveloped．Thentheconventionalsliding-modecontrollerisdesigned．Onthisbas

4、is，inordertosmoothandsteadytheadjustable-pitchcontrol，anovelsliding-modecontrolbasedontheobservermethodispm—posed，whichcontainstwodisturbanceobservers．Oneoftheobserversisusedtoestimatethedisturbancesignalofthewindandtheotheroneisusedtoobservetherotateddisturbancesignalofwindturbinefortheeffecte

5、dwind．Comparedwiththetraditionalsliding—modecontroller，theproposedcontrollernotonlycanreducetheshudderofcontrolsystem，butalsomaketheadjustable—pitchcontrolmorereliableandsafetywhenthewindspeedishigherthantheratedvalue．Finally，thesimulationstudyverifiestherati0nal!tyandrobustnessofthiscontrolsch

6、eme．Keywords：windpowergeneration；adjustable-pitchcontrol；sliding-modecontrol；disturbanceobserver随着风力发电技术的不断发展，风力发电机高与额定风速时的控制性能，采用了基于传统PI不仅在单机发电技术上得到了提高，而且经过整控制算法的增益调节策略，使变桨距控制系统得合后输送到大电网的电能也变得更加安全可靠，到很大改善；文献[4]设计了变桨距模糊逻辑控制其中变速恒频技术在当前的风力发电运行中应用器，并且与带转矩观测器的控制增益法和增益查最为广泛『1一。但是在风速高于风力机额定风速时，表法做了对比

7、分析；文献[5]中针对桨叶节距角控如何才能更稳定、更安全地实现恒频发电，已成为制问题，提出以风轮转速为反馈信号的PI控制器，目前风电专家们的研究热点。近年来，针对风电机使风电机组实现了变速恒频运行控制；文献【6，7】组桨距角控制技术的优化研究有很多。文献[3]通对于如何改善异步机风电场的暂态电压稳定性，过深入分析风电系统变桨距控制技术，’针对风速提出了建立静止无功补偿器SVC(staticvar收稿日期：2012—02—13；修回Et期：2012—03—2