无刷双馈风力发电系统的L2鲁棒控制

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1、第14卷第8期电机与控制学报Vol.14No.82010年8月ELECTRICMACHINESANDCONTROLAug．2010无刷双馈风力发电系统的L2鲁棒控制张凤阁，金石(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110178)摘要:针对变速恒频无刷双馈风力发电系统受风能不确定性和不稳定性影响的问题，分析风力机的运行特性及最大风能捕获的实质，将最大风能捕获问题转化为对发电机转速的控制问题，建立数学模型，利用L2范数对干扰信号加以限制。采用L2鲁棒控制方法设计控制器。L2鲁棒控制器的结构和参数都固定不变，并可以保证系统在不确定性影响最严重的情况下

2、也能满足性能要求，使系统具有较强的抗干扰性。仿真结果表明，所设计的控制器使系统对参数不确定性及负载扰动具有较强的鲁棒性，并且能快速地跟踪风速，进而提高风能利用率。关键词:无刷双馈电机;L2鲁棒控制;风力发电;变速恒频;最大风能捕获中图分类号:TM614文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)08－0070－05Lrobustcontrolforbrushlessdouble-fedwind2powergenerationsystemZHANGFeng-ge，JINShi(ElectricEngineeringInstitute，

3、ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110178，China)Abstract:Fortheproblemofthevariable-speedconstant-frequencybrushlessdoubly-fedwindpowergenerationsystemsufferingfromtheuncertaintiesandinstabilityofwindenergy，themaximumwindener-gytrackingproblemistransformedintothespeedco

4、ntrolproblemofthegeneratorbasedontheanalysisofthewindturbineoperationcharacteristicsandtheessenceofthemaximumwindenergytracking，themathematicalmodelisestablished，andthedisturbancesignalsareboundedbyL2norm．L2robustcontrolmethodisadoptedtodesignacontroller，whichhastheinvariab

5、lestructureandparameterstoguaranteethesystemtomeetperformancerequirementsundertheworstuncertainties．Simulationresultsshowthattheproposedcontrollerenablesthesystemtobebetterinrobustnessagainstparametersuncertaintiesandloaddisturbances，torapidlytrackthewindspeed，andfurthertoe

6、nhancethewindenergyefficiency．Keywords:brushlessdoubly-fedmachine;L2robustcontrol;windpowergeneration;variablespeedconstantfrequency;maximumwindenergytracking了重大进步。当风电机并网发电时，要求输出频率0引言和电网频率一致，采用变速恒频(Variablespeedcon-风能作为一种可再生的清洁能源，引起了越来stantfrequency，VSCF)发电方式可以提高风能的利［1－2］越广

7、泛的关注。自20世纪80年代以来，风力发电用率，是风力发电技术的发展方向。在VSCF技术无论是在理论研究上还是在实际应用上都取得风力发电领域中，与双馈感应电机(Double-fedin-收稿日期:2010－03－18基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20052046)作者简介:张凤阁(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电机理论、仿真、优化、特种电机和智能控制;金石(1981—)，女，博士研究生，研究方向为风力发电系统及其控制。第8期张凤阁，等:无刷双馈风力发电系统的L2鲁棒控制71ductiongenerator，DFI

8、G)相比，无刷双馈电机(Brush-其中ωm为风力机风轮旋转的机械角速度。lessdoubly-fedmachine，BDFM)不使用滑环和电刷，根据式(2)，可得