基于无源化方法的非线性系统自适应控制

研究了一种非线性系统的动态神经网络控制方案，利用无源化方法证明了其自适应控制系统的稳定性，并得到了动态神经网络系统的学习算法，仿真实验验证了本方法的有效性。     

基于无直流储能元件小型直驱风力发电系统的一种新型PWM算法

为简化系统结构及减小变流器体积,采用一种新型小型直驱风力发电系统结构,系统发电机侧以电流源形式提供能量,且变流器直流环节无储能电感及电容。由于中间无直流储能环节,直流侧电流波动较大,如何在直流电流波动大的情况下保证并网电流波形正弦及对幅值的控制,是系统控制的关键及难点。通过分析该系统的运行特性,提出一种新型PWM算法,并基于此提出一种动态控制策略,搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,应用所提出的PWM算法及控制策略,系统能够很好地实现对并网电流波形及幅值的控制。     

基于无源性理论的风力机最大风能捕获控制

讨论了具有随机性风速变化和非线性的风电系统的最大风能捕获控制问题,系统采用基于无源性控制方案下的浆距角和触发角双输入控制方案,通过选择适当的状态稳态特性和注入阻尼的方法,将风能的最大捕获与系统的全局稳定性相结合,设计出了一种对风速变化和参数摄动具有鲁棒性且使风电系统具有良好动态特性的控制系统。仿真结果显示,对于具有随机性风速变化和变参数风电系统,该控制策略可以实现风能的最大捕获。     

独立运行风力发电系统功率控制器的研究与设计

通过对独立运行风力发电系统的特性和永磁同步电机数学模型的分析与研究,提出了通过调节电磁转矩-转速特性调节功率的一种控制策略,使风力发电机输出在额定风速以下自动跟踪负载用电量。运用此控制策略采用单片机作为控制芯片,设计了用于控制发电机输出功率的电子调节装置,有效地解决了独立运行小型风力发电系统功率平衡问题。     

独立运行风力发电系统功率控制器的研究与设计

分析了风能的特性，通过对独立运行风力发电系统的特性和永磁同步电机数学模型的分析与研究，提出了通过调节电磁转矩-转速特性调节功率的一种控制策略，使风力发电机输出在额定风速以下自动跟踪负载用电量。运用此控制笨略采用单片机作为控制芯片，设计了用于控制发电机输出功率的电子调节装置，有效的解决了独立远行小型风力发电系统功率平衡问题。     

垂直轴磁悬浮风电系统双环自适应悬浮控制

提出了一种用于垂直轴风电系统的电磁和永磁相结合的混合磁悬浮设计方案及悬浮控制方案,其轴向位移由电磁铁主动控制,其余自由度由永磁铁以吸力方式给予约束,同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场.建立了磁悬浮控制系统的模型,对电流环和位置环均采用模型参考自适应控制方案.对系统受到阶跃扰动的位移响应进行了仿真和实验,仿真和实验结果均证明这种控制方法能够使电流环快速跟踪给定信号,保证此悬浮系统能够很好地适应风速发生突变的情况,具有一定的实用价值.     

基于模糊控制的自适应超螺旋滑模观测器无传感器控制

针对永磁同步电机传统超螺旋滑模观测器(Super-twisting algorithm based sliding-mode observer,STA-SMO)使用固定滑模参数,从而导致较大抖振和扰动抑制能力差的问题,提出了一种滑模参数可以随着系统转速变化而实时更新的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器无位置传感器控制方法,并给出了所提方法的稳定性证明,通过在线调整滑模系数可以获得较高的估计精度。针对永磁同步电机传统矢量控制速度环采用固定参数PI控制器、无法满足系统快速响应和参数扰动抑制能力等问题,速度外环采用模糊PI控制器,通过模糊控制器的输出更新PI控制器的参数,增强系统的鲁棒性。最后,通过仿真和试验,验证了基于模糊控制的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器可以有效抑制系统抖振,且估计精度高,鲁棒性强。     

直驱式永磁同步风力发电系统的整合模型与仿真

直驱式永磁同步发电机组具有控制回路少、控制简单的优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。文章针对直驱式永磁同步风力发电系统的结构、运行特性及功率传输特点,列写出各个模块的电压方程及状态方程,进而建立其整合模型;使用MATLAB进行仿真,验证了该模型的正确性及可靠性,对风电系统的控制策略研究提供了有效帮助。     

风力发电机速度跟踪自适应控制研究

为风力发电系统设计了全程速度跟踪自适应控制器,以保证风轮机的转子转速在整个风速全程变化范围内都能迅速跟踪上给定的希望速度,希望的速度曲线是根据考虑了风速大小、转子所允许的最大转速和额定功率将风轮机转子转速划分为3个不同的运行区域给出的,在这3个区域中可保证风力发电机最大程度的获取风能,同时又可安全可靠运行.理论推导和仿真研究结果均表明,所设计的控制器能驱使闭环风力发电系统在整个运行过程中很好地跟踪所给定的速度曲线,从而实现了最大利用风能且安全运行的设计目的.     

双馈风力发电系统的MPPT自适应滑模控制

针对双馈风电机本身固有的非线性特性及外界干扰对系统影响等问题,设计具有自适应控制增益的滑模控制器,使系统在外部干扰和参数不确定的情况下,实现最大功率点跟踪(MPPT)的鲁棒控制.首先通过风机气动模型分析MPPT特性曲线,采用定子磁场定向控制建立面向控制器的风机模型;其次考虑系统的不确定上界有界未知问题,设计MPPT自适...     

基于泛模型的风轮不平衡载荷控制

针对大型变速变桨风电机组风轮的非线性特征和难以建立精确模型的问题,设计了一种基于泛模型的风轮不平衡载荷自适应控制器。根据传感器测量的叶根载荷,对3个叶片进行独立变桨控制,通过3个叶片的桨距角差异来减小风轮的不平衡载荷。在此基础上,以双馈变速变桨机组为对象,通过仿真对该控制器进行了测试,结果表明该方法用于减小风轮的不平衡载荷是可行且有效的。     

基于惯容的风力机结构控制装置作用位置研究

针对基于惯容的结构控制装置（IDVA）最优作用位置问题,建立基于拉格朗日方程的风力机动力学模型,给出装置参数优化方法。优化问题考虑IDVA系统安装在塔架不同位置对减振性能的影响,以及塔架位移与IDVA相对位移之间的相互影响。结果表明：IDVA系统安装在塔架的位置越高减振效果越好。不考虑IDVA行程时,IDVA系统可极大提升减振性能;考虑IDVA行程时,IDVA系统减振性能有所下降,在该优化问题条件下,塔顶位移与IDVA行程存在冲突,无法同时得到改善。     

基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的风力机载荷增广预测控制

为有效降低风力机在高风速运行时的不平衡载荷,提出一种基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的载荷增广预测控制策略。首先,针对模型不匹配导致的模型预测控制性能下降的问题,将指令跟踪误差与系统状态的变化量增广为状态向量,设计增广预测模型以消除稳态跟踪误差;其次,设计自适应非奇异终端滑模观测器对系统状态进行估计,以提高控制系统的可靠性;然后,设计多目标变速灰狼优化算法同时对控制器和观测器参数寻优;最后,基于Simulink仿真平台验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略可有效消除稳态误差,缩短调节时间并提高控制性能。     

基于风电机组可靠性的风电场平准化成本模型研究

考虑综合风电场总体运行成本、风电机组可靠性及风电场发电量等多个维度,从风电场全生命周期视角出发,建立基于风电机组可靠性的风电场平准化成本模型,并通过算例分析得出,提升风电机组可靠性可降低风电机组的故障维护成本,提高风电场运行小时数,进而降低风电场平准化成本。在此基础上测算当前阶段风电实现平价上网需达到的利用小时数,最后给出促进风电发展的合理化建议。     

基于激光雷达的风力机分离测风独立变桨控制策略

在基于叶片根部载荷的PID独立变桨控制的基础上,引入激光雷达并提出优化的独立变桨控制方法.利用激光雷达可重建风力机前方风场信息的特点,对风力机前方风速进行提前测量.提出并使用统一风演化模型对所测数据进行二次处理,得到更贴近实际的叶轮中心风速,进一步使用所提出的分离测风方法对叶根载荷进行提前计算,根据载荷的计算值进行独立...     

基于TMD的风力机塔筒振动控制研究

针对风力机塔筒在风振效应下振动过大的问题,该文基于调谐质量阻尼器(TMD)开展对风力机塔筒的减振控制研究.以某大型2 MW风力机塔筒为研究对象,基于ANSYS建立柔性的风力机塔筒有限元模型,并基于Kaimal谱和模态脉动曳力功率谱模拟得到脉动风速时程和风载时程曲线.为取得较好的TMD减振控制效果,根据Den Harto...     

基于神经网络的最优带宽风电并网自抗扰控制

为了提高风能转换系统在故障穿越期间直流母线电压的暂态特性,解决线性自抗扰控制（LADRC）中固定的带宽带来的观测器响应速度和系统抗干扰性之间的矛盾,在线性自抗扰控制（LADRC）的基础上提出一种基于神经网络的最优带宽线性自抗扰控制（LADRC-OB）策略。首先分析带宽对系统性能的影响,然后根据系统已知模型设计LADRC控制器,并利用BP神经网络算法通过直流母线电压的参考值与实际值之间的偏差调整网络的输出。而神经网络的输出为LADRC的2个重要参数——观测器带宽ω₀和控制器带宽ω_c,这可解决LADRC的参数整定问题。最后,将LADRC-OB应用于1.5 MW的风能转换系统仿真模型中,并与采用双闭环PI时的控制效果进行对比,验证LADRC-OB具有更好的控制特性。此外,还对LADRC-OB的稳定性进行分析。     

基于模型融合的风电机组齿轮箱故障诊断

针对单视角特征及单一模型对齿轮箱复合故障的诊断准确率较低的问题,提出基于比例冲突分配规则的模型融合故障诊断方法.首先,对齿轮箱振动信号进行特征提取,针对复杂复合故障,从时域及时频域角度构造特征;然后,将多视角特征送入多个子模型中进行初步诊断,得到互补性强的诊断结果;最后,模型输出的分类概率由第6类比例冲突分配规则(PC...     

基于多时间尺度的并网型风力发电机组模型

对采用异步发电机与电网直接相连的风力发电机组进行了建模,并利用多时间尺度系统理论对模型进行了简化,采用仿真方法验证了简化后的模型的有效性。此外,还对整个风力发电系统的运行方式,补偿电容的动态作用进行了详细的分析,说明了此种风电机组的优缺点。     

基于SMA的大型风力机叶片振动被动控制研究

将SMA粘贴在大型风力机叶片的表面形成新的智能叶片结构,并探讨伪弹性SMA对叶片的振动抑制效果。采用SolidWorks与Excel软件相结合的方法建立风力机叶片三维壳体模型,基于ANSYS ACP模块对含SMA的复合材料叶片进行铺层设计,并验证该模型;考虑叶片的弯扭耦合效应及重力影响,基于有限元理论建立含SMA的运动学方程,采用模态叠加法求解其静态响应、谐响应及随机振动。分析结果表明：由于SMA的存在,不同静态载荷作用下,SMA的应力-应变之间均形成封闭的滞后环;将叶片的固有频率移向更高的频率,各阶模态对应的振幅明显降低。在振动能量带宽0.5~2.4 Hz的范围内,含有SMA层强化的风力机叶片振动能量响应值降低更为显著。