风力发电机组最大风能捕获滑模控制研究

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1、第33卷第3期计算机仿真2016年3月文章编号：1006—9348(2016)03—0129—05风力发电机组最大风能捕获滑模控制研究王诚诚1，韩耀振1’2(1．华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206；2．山东交通学院信息科学与电气工程学院，山东济南250357)摘要：在变速恒频双馈风力发电机组最大风能捕获的研究中，为克服机组模型的非线性、强耦合性和参数不确定性对控制精度的影响，提出一种基于二阶滑模超螺旋算法的控制策略。设计两个二阶滑模控制器，通过调节发电机转子电压，跟踪风机最优转速和转子电流设定值，实现额定风速以下的最大风能捕获和无功功率调节。仿真结果表明，二阶滑模控制策略的鲁

2、棒性强，动态响应迅速，跟踪效果好，能有效地实现控制目标。同时削弱了传统滑模控制的抖振问题，降低了机械磨损，提高了控制精度。关键词：变速风力发电机组；最大风能捕获；无功功率；二阶滑模控制中图分类号：TM743文献标识码：BSlidingModeControlforMaximumWindEnergyCaptureofWindTurbineSystemWANGCheng—chen91．HANYah—zhen1'2(1．AcademyofControlandComputerEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，Chin

3、a；2．AcademyofInformationScienceandElectricalEngineering，ShandongJiaotongUniversity，JinanShandong250357，China．)ABSTRACT：Thispaperproposedasuper-twistingsecondorderslidingmodecontrolschemetoovercometheeffectsontheaccuracyofmaximumwindenergycapture，whicharecausedbynon-linearstrongcoupling，andparameter

4、perturbationofthedoublyfedinductiongeneratorbasedvariablespeedwindturbinesystem．Twosecondorderslidingmodecontrollersweredesignedtoachievethecontrolobjectives．Byregulatingthegeneratorrotorvoltage，onecon—trollertrackedthewindturbineoptimalrotorspeed，whichcanmaximizethepowergeneration．Theothermaintain

5、edtherotorcurrentatratedvaluetominimizethereactivepower．Simulationresultsdemonstratethattheproposedcon—trolstrategyshowsstrongrobustness，fastdynamicresponse，goodtrackingperformance，andthecontrolobjectivesaresuccessfullyachieved．Meanwhile，thechatteringphenomenonofslidingmodecontroliswhittled，themech

6、anicalstressisreduced，andhighercontrolaccuracyisapproached．KEYWORDS：Variablespeedwindturbine；Maximumwindenergycapture；Reactivepower；Secondorderslidingmodecontro】1引言在风力发电机组中，变速恒频双馈风力发电机组因其可根据风速的变化调整风机转速，因此具有更高的能源产量。如何利用这一特点提高能源利用率，使得机组捕获更多的风能，获得最大能量输出，成为研究的热点问题。传统的风力发电机组控制策略大都基于线性控制理论，这就要将机组的模型在某一工况

7、点处线性化‘1。21。然而，变速恒频双馈风力发电机组是复杂的高阶非线性系统，模型参基金项目：国家自然科学基金(61273144)；北京市自然科学基金(412207t)收稿日期：2015—09—14修回日期：2015—09-25数存在不确定性，机组运行的工况点也会随着风速的波动发生变化，因此，仅采用线性控制理论很难解决这类控制问题。近年来，一些学者采用非线性控制策略，如模糊控制¨o，鲁棒控制H]，以及滑模变结构