基于有限时间控制的风电机组恒功率控制.pdf

第 33 卷 第 12 期 可再生能源 Vol.33 No.12 2015 年 12 月 Renewable Energy Resources Dec. 2015 基于有限时间控制的风电机组 恒功率控制 冯 浩 ， 霍志红 ， 胡学彬 （河海大学 能源与电气学院， 江苏 南京 211100 ） 摘 要： 针对风力机组的恒功率控制问题，提出了一种基于有限时间控制的方法，分别设计浆距角和转速控制 器。 通过调节桨距角，使风电场有功功率输出在有限时间内收敛到给定值；转速控制器对发电机的 ， 轴电压 d q 和 的控制，实现转矩响应和转速在有限时间内收敛到期望值。 有限时间控制器可实现机组有功功率输出 U U d q 在有限时间内收敛到给定值。 仿真结果表明，设计的控制方法是有效的。 关键词： 有限时间控制； 风力发电； 恒功率； 浆距角； 转速 中图分类号： TK89 文献标志码： A 文章编号： 1671-5292 （2015 ）12-1831-04 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.12.013 0 前言 种基于有限时间控制技术的控制器设计方法，将 在基于分层结构的风电场有功功率控制系统 浆距角控制和转速控制看作2 个子系统分别设计 中, 场级集中控制层会在每个风电场有功功率分 控制器， 解决了半直驱永磁同步发电机恒功率输 配周期,调整各风电机组的有功功率参考值, 以此 出难以实现有限时间控制的困难。 控制器设计是 保证整个风电场的有功功率输出能够实时跟踪电 根据Lyapunov 稳定性理论对系统有限时间控制 网调度值。 当有功功率参考值小于机组最大可发 的稳定性进行分析， 实现了浆距角和转速可以在 功率时, 机组本地控制层需通过调节机组的转速 有限时间内收敛到给定的参考值。 和桨距角, 使其有功功率输出在每个分配周期内 1 半直驱永磁同步风电机组理想的模型 快速收敛到有功功率参考值， 并保证系统的稳定 1.1 系统描述 运行。 风电机组有功功率输出由桨距角和转速共同 从非线性系统优化的角度看, 有限时间收敛 决定， 机组本地控制层通过变桨控制器和转速控 的控制方法是时间最优的控制方法。 有限时间控 制器对浆距角和转速的调节， 以实现机组有功功 制的目的是使状态在有限时间内到达平衡点。 有 率输出在有限时间内收敛到给定的参考值。 由于 限时间稳定性意味着有限时间收敛和Lyapunov 风速的不确定性，因此，风力发电机组的恒功率控 稳定。有限时间稳定系统的特性： 在平衡点具有 制需要使得机组有功功率输出在风速干扰下能够 ① 更好的收敛特性； 具有更好的抗扰动性能。现有 有限时间内收敛到其参考值。另外，为了使整个风 ② 的风力发电系统研究文献涉及的均为无限时间收 电场的有功功率输出能够快速收敛到电网的调度 敛的控制方法， 有限时间的控制方法与非有限时