大型風力發(fā)電機組魯棒自適應及容錯控制.pdf

1、風力發(fā)電是可再生能源中安全性高、規(guī)?；潭葟姟a(chǎn)出效益大的優(yōu)選能源形式。但隨著單機容量的快速增大和裝機總量的急劇膨脹，傳統(tǒng)風電機組與日益嚴苛的“高效、可靠、電網(wǎng)友好”標準間的矛盾愈發(fā)突出，主要表現(xiàn)在以下兩個方面的問題:其一，傳統(tǒng)的變速變槳距風力發(fā)電機組正向著大容量、海上風電方向發(fā)展，對機組的運行效率和可靠性要求更加嚴苛。其二，世界各國電力系統(tǒng)紛紛制定了針對大型風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行的低電壓穿越標準，我國明確增加了機組低電壓穿越能力(LVR

2、T)的要求，這對于傳統(tǒng)風電機組是極大地挑戰(zhàn)，大批傳統(tǒng)機組可能因無法滿足這種友好式并網(wǎng)的要求而被迫接受改造甚至停機。針對上述風電機組運行控制問題，本論文研究工作將從兩個方面進行上述關鍵問題的研究:
　　一方面，考慮到風電機組的復雜強耦合非線性特性，研究先進的魯棒自適應控制策略，確保機組的安全可靠高效運行。這些方法不僅適用于傳統(tǒng)機組，同時對電網(wǎng)友好型機組也有借鑒意義。論文首先針對額定風速以下的最大功率點跟蹤(MPPT)控制問題，設計了

3、基于支持向量機(SVM)的風速預測方法，實現(xiàn)準確可靠的風速預測，然后在考慮機組不確定參數(shù)和外部擾動的情形下，建立了發(fā)電機魯棒自適應返步MPPT控制策略;其次，進一步考慮發(fā)電機故障和轉(zhuǎn)矩輸出限制的情形，引入描述執(zhí)行器故障的“健康指標”，提取能表征系統(tǒng)不確定性與故障的“核心特征”信息，建立了風力發(fā)電機魯棒自適應容錯MPPT控制策略。最后，針對額定風速以上的機組變槳控制問題，基于FAST軟件建立了變槳控制系統(tǒng)的多自由度高維線性化模型，設計了基

4、于Ll自適應方法的輸出反饋變槳控制策略，并通過調(diào)整低通濾波器的截止頻率，實現(xiàn)了機組功率捕獲與疲勞載荷的多目標優(yōu)化控制。值得一提的是，上述控制器不僅不依賴于系統(tǒng)的參數(shù)信息和故障信息，而且結(jié)構(gòu)簡單，實時性較好，易于編程實現(xiàn)。
　　另一方面，論文創(chuàng)新性地研究差動齒箱前端調(diào)速型風力發(fā)電機組的運行控制與載荷優(yōu)化問題。首先研究了新型機組的工作原理、動力學特性以及控制規(guī)律，建立了機組的動力學模型，設計了機組發(fā)電機轉(zhuǎn)矩與變槳控制策略，并借助GHB