基于LQG-I的风力发电机组优化控制策略研究

文章针对风电系统的随机性、不确定性和未建模动态等特征,提出了LQG-I优化控制策略。首先,运用机理分析的方法建立了风力发电系统数学模型。在此基础上,设计了LQG-I控制策略,既保留了LQG在克服随机扰动方面的优势,又利用了积分控制在解决系统的不确定性和未建模动态方面的优势。为了进一步改善对系统的控制性能,采用粒子群优化算法对加权矩阵Q,Qe,R的参数进行整定。最后,以高风速区功率和发电机转矩优化控制问题为例,在matlab/simulink平台下仿真验证了所提优化控制策略的可行性和有效性。仿真结果表明:所提出的LQG-I优化控制策略能够实时跟踪风速的变化,保证发电机角速度、转矩和输出功率的稳定;在同等条件下,该控制策略比传统LQG控制器性能更优越。     

基于超扭曲优化算法的风机最大功率跟踪控制

针对风力发电系统在低风速区采用传统控制方法具有风能转换效率较低、风轮转速跟踪实时风速的性能较差、发电机转矩波动范围较大等问题,提出了一种将超扭曲算法与最佳转矩法相结合的最大功率跟踪改进控制策略。为进一步改善控制性能,采用粒子群算法对控制器参数进行优化。最后以风轮角速度、发电机输出功率、发电机转矩、功率系数等为评价指标,通过Matlab/Simulink平台验证所提方法的可行性与有效性。仿真结果表明,所提控制策略在提高最大风能捕捉能力的同时可有效地抑制发电机转矩的抖振。     

基于自适应非奇异快速终端滑模的风力发电机最大功率跟踪控制

针对风力发电机组在低风速区运行时的风能转换效率低、鲁棒性差等问题,提出一种基于自适应非奇异快速终端滑模的最大功率跟踪控制策略。通过设计非奇异快速终端滑模算法提高风轮转速随风速变化的响应速度,针对实际风力发电系统中未建模动态和外部噪声干扰问题,采用自适应算法来估计系统的不确定性,加强系统的鲁棒性。以5 MW的风电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台对控制方案进行仿真。仿真结果表明,本文提出的控制策略精度高,鲁棒性强,能使风力发电机具有更快的转速响应速度和更高的风能转换效率。     

基于自适应广义滑模观测器的风力发电系统故障重构

针对风力发电系统的状态估计和执行器故障重构问题,提出一种自适应广义滑模观测器。通过构建一个增广系统,使得执行器故障成为系统状态的一部分。设计广义滑模观测器对增广系统进行状态估计从而获得所需的故障信息。针对实际风力发电系统中故障上界未知的问题,设计一种自适应算法来估计故障信息的上界。以5 MW的风电机组为研究对象,在Matlab/Simulink平台下进行仿真,结果证明了所提方法能够准确地实现系统状态以及故障的估计。