变速风力发电机组的自适应滑模变桨距控制

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1、第30卷第6期计算机仿真2013年6月文章编号：1006—9348(2013)06—0121—04变速风力发电机组的自适应滑模变桨距控制何真，龚春英(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)摘要：在风力发电系统稳定性优化控制的研究中，针对不确定性的变速风力发电机组的变桨距控制方式系统稳定性差的问题，提出了一种自适应全局快速Terminal滑模控制方法。建立变桨距风力发电机组动力学模型，针对模型中的未知环节，设计了自适应模糊逼近系统。采用由Terminal滑动模态和线性滑动模态组成的滑模模态，采用了自适应Terminal滑模变桨距控制器。根据Lyapunov稳定性理论证明了

2、系统稳定性，并给出了具体的自适应律和不确定项边界的估计算法。对自然风下的机组变桨距控制情况进行了仿真，结果表明系统稳定且输出功率平稳。关键词：风力发电；变桨控制；滑模控制；白适应模糊控制中图分类号：TM315；TP273文献标识码：AAdaptiveSlidingModePitchControlofVariable—-speedWindTurbinesHEZhen，GONGChun—ying(CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，NanjingJiangsu21001

3、6，China)ABSTRACT：Anadaptiveglobalfastterminalslidingmodecontrolmethodwasproposedforthepitchcontrolofvari-able—speedwindturbineswithgreatuncertainties．Thedynamicsoftheadjustable—pitehwindturbineswasmod-eled．Anadaptivefuzzysystemwasdesignedtoapproximatetheunknowntermsinthemodel．Theslidingmodecom

4、-posedofterminalslidingmodeandlinearslidingmodewaschosenandtheadaptiveterminalslidingmodepitchcon-trollerWasproposed．ByusingLyapunovstabilitytheorem，thestabilityofthesystemWasproved，thespecificadap-tivelawWasdeterminedandtheestimationalgorithmWasdesignedtoestimatetheboundofsystemuncertainties．

5、Thecaseofthepitchcontrolofthewindturbinesoperatingundernaturalwindswagsimulated．Theresultsverifythatthesystemisstableandtheoutputpowerissteady．KEYWORDS：Windpowergeneration；Pitchcontrol；Slidingmodecontrol；Adaptivefuzzycontrol1引言风能是当今世界发展最快的新能源¨。J，风力发电技术成为了当前研究的热点。变速风力发电机组受到了很大的重视，它能够根据外界风速的变化而调

6、整风机转速，以达到捕获最大风能或实现输出稳定功率的目的。大中型风力发电机组通常采用变桨距控制方式，以在额定风速以上安全运行并能稳定地输出额定功率H1。风速具有随机性和突发性的特点，风力发电机组模型具有强非线性和很大的不确定性，难以获得准确模型。根据风速测量结果基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2007CB210303)；南航基本科研业务费资助项目(12031)收稿日期：2012—09—2l采用PID控制器完成变桨距控制的方法，往往不能取得令人满意的效果¨1。滑模控制精度高，且滑动模态对系统的摄动和外部扰动具有较强鲁棒性M1。快速Terminal滑模控制以非线性函

7、数构建滑模面，能够保证系统状态在有限时间收敛到平衡原点。本文将自适应Terminal滑模控制应用于变速风力发电机组的变桨距控制。在引入Terminal滑动模态的基础上保留线性滑动模态，以提高收敛速度。设计在线自适应调节参数的模糊系统逼近系统的未知非线性环节。针对系统不确定项边界未知的现象，设计了边界估计算法。运用Lyapunov稳定性理论证明了系统稳定性。在模拟自然风下进行的机组变桨距控制仿真结果表明机组能够获得稳定的输出功率，验证了所设计的控制律的可行性和有效性。一