雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常規(guī)自適應(yīng)滑?？刂蒲芯?/h1>
2018-12-27 10:00:22林立陳靜
山東工業(yè)技術(shù) 2018年23期 關(guān)鍵詞：控制
林立 陳靜
摘 要：自適應(yīng)滑模控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制中的應(yīng)用，對(duì)于提高發(fā)電機(jī)組控制質(zhì)量起到了不可忽視的作用。因此研究者以帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)為樣板，開展了這一技術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算以及仿真實(shí)驗(yàn)研究，論證其是否可以成為雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常規(guī)控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電；自適應(yīng)滑模系統(tǒng)；控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.174
在我國(guó)目前風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其特有高效性特征，成為當(dāng)前最為常用的發(fā)電機(jī)組形式。但是在實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)控制效率與質(zhì)量的提升一直是其技術(shù)研究的重要內(nèi)容。
1 自適應(yīng)滑?？刂圃矸治?/p>
在風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制技術(shù)研究中，自適應(yīng)滑?？刂萍夹g(shù)原理研究主要包括了以下幾個(gè)主要組成部分。
（1）自適應(yīng)模糊控制原理的應(yīng)用。在當(dāng)前的機(jī)械控制研究中，模糊控制技術(shù)的提出為控制技術(shù)發(fā)展起到了不可忽視的作用。區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制技術(shù)理論，模糊控制技術(shù)充分的應(yīng)用了信息化控制及魯棒性控制理念優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜系統(tǒng)在不精確與不確定信息模式下的控制要求，因此其控制效果高于常規(guī)的控制方法。
（2）模糊控制與滑?？刂萍夹g(shù)的結(jié)合。為了解決模糊自適應(yīng)技術(shù)在控制中存在的主要問(wèn)題，提高其控制質(zhì)量，技術(shù)人員將模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)的滑?？刂颇Ｊ竭M(jìn)行結(jié)合，形成了發(fā)電機(jī)自適應(yīng)滑模技術(shù)。在這一技術(shù)的應(yīng)用中，技術(shù)人員采用了穩(wěn)定性與魯棒性都較為出色模糊滑模控制器。
2 常規(guī)自適應(yīng)滑模控制設(shè)計(jì)研究
這一控制模式在設(shè)計(jì)中，其主要的公式模型包括了以下內(nèi)容：
首先在設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員需要設(shè)計(jì)出一個(gè)常規(guī)滑?？刂破?，其控制器設(shè)計(jì)模型為：
（1）
之后將函數(shù)切換為：
（2）
在公式模型中，式中代表發(fā)電機(jī)受到的干擾切換增益；c 代表控制中的正常數(shù)，且在運(yùn)算中函數(shù)；ψ代表發(fā)電機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速誤差變化狀態(tài)系數(shù)。
且這幾個(gè)函數(shù)在計(jì)算中具有以下的幾個(gè)主要關(guān)系：
關(guān)系一：
關(guān)系二： （3）
關(guān)系三：
將公式三兩邊求導(dǎo)，可得以下不等式：
（4）
根據(jù)以上計(jì)算公式所得，當(dāng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)受到的干擾d較大的情況下，數(shù)據(jù)也會(huì)較大，在這種情況下系統(tǒng)控制器在控制過(guò)程中，發(fā)電機(jī)槳距角執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生一定的抖振。
因此根據(jù)發(fā)電機(jī)自適應(yīng)模糊控制原理，技術(shù)人員根據(jù)帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂圃O(shè)計(jì)，其主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了以下內(nèi)容。
（1）控制裝置設(shè)計(jì)模型。在設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員為了可以有效的減輕觀測(cè)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化以及其在運(yùn)行中受到的外部干擾，采用了以下的公式模型：
（5）
根據(jù)以上公式我們將滑?？刂破髂Ｐ驮O(shè)計(jì)成以下內(nèi)容：
（6）
（2）控制器仿真信號(hào)分析。為了做好發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論證工作，技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)完成的自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)的仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)工作。在此次仿真信號(hào)的本章仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)中，技術(shù)人員使用了額定功率600千瓦的雙饋異步變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其主要的技術(shù)參數(shù)包括了以下幾點(diǎn)：風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)中慣量為；發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；發(fā)電運(yùn)行額定風(fēng)速數(shù)據(jù)為11m/s；設(shè)計(jì)中的風(fēng)力機(jī)的額定轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為4.35 rad/s；發(fā)電機(jī)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)中允許的電動(dòng)機(jī)位移范圍指標(biāo)為0-30度，其液壓伺服系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間系數(shù)為ε=0.05s；其控制系統(tǒng)干擾觀測(cè)器狀態(tài)觀察使用的變量系數(shù)c =20，增益，。
經(jīng)過(guò)仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)者得到了以下的兩個(gè)結(jié)論：
（1）在未使用帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)情況下，既采用隨機(jī)風(fēng)運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)組控制信號(hào)波動(dòng)性較大，缺乏穩(wěn)定控制策略，進(jìn)而影響了發(fā)電機(jī)組控制質(zhì)量。反之在使用這類自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)的情況下，發(fā)電機(jī)組控制信號(hào)較為穩(wěn)定，利用機(jī)組控制的開展。
（2）帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑模控制系統(tǒng)使用中消耗資源較小，同時(shí)使用效果較好，因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制中成為一種常規(guī)的控制模式。
參考文獻(xiàn)：
[1]夏長(zhǎng)亮，宋戰(zhàn)鋒.雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子電流自抗擾控制[J].電工電能新技術(shù)，2007（03）.
[2]張雷.滑模變結(jié)構(gòu)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2009（04）.
基金項(xiàng)目：湖南省教育廳計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（NO.16A191）；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（NO.2016TP1023）。
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林立 陳靜
摘 要：自適應(yīng)滑模控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制中的應(yīng)用，對(duì)于提高發(fā)電機(jī)組控制質(zhì)量起到了不可忽視的作用。因此研究者以帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)為樣板，開展了這一技術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算以及仿真實(shí)驗(yàn)研究，論證其是否可以成為雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常規(guī)控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電；自適應(yīng)滑模系統(tǒng)；控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.174
在我國(guó)目前風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其特有高效性特征，成為當(dāng)前最為常用的發(fā)電機(jī)組形式。但是在實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)控制效率與質(zhì)量的提升一直是其技術(shù)研究的重要內(nèi)容。
1 自適應(yīng)滑?？刂圃矸治?/p>
在風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制技術(shù)研究中，自適應(yīng)滑?？刂萍夹g(shù)原理研究主要包括了以下幾個(gè)主要組成部分。
（1）自適應(yīng)模糊控制原理的應(yīng)用。在當(dāng)前的機(jī)械控制研究中，模糊控制技術(shù)的提出為控制技術(shù)發(fā)展起到了不可忽視的作用。區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型控制技術(shù)理論，模糊控制技術(shù)充分的應(yīng)用了信息化控制及魯棒性控制理念優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜系統(tǒng)在不精確與不確定信息模式下的控制要求，因此其控制效果高于常規(guī)的控制方法。
（2）模糊控制與滑?？刂萍夹g(shù)的結(jié)合。為了解決模糊自適應(yīng)技術(shù)在控制中存在的主要問(wèn)題，提高其控制質(zhì)量，技術(shù)人員將模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)的滑?？刂颇Ｊ竭M(jìn)行結(jié)合，形成了發(fā)電機(jī)自適應(yīng)滑模技術(shù)。在這一技術(shù)的應(yīng)用中，技術(shù)人員采用了穩(wěn)定性與魯棒性都較為出色模糊滑模控制器。
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首先在設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員需要設(shè)計(jì)出一個(gè)常規(guī)滑?？刂破?，其控制器設(shè)計(jì)模型為：
（1）
之后將函數(shù)切換為：
（2）
在公式模型中，式中代表發(fā)電機(jī)受到的干擾切換增益；c 代表控制中的正常數(shù)，且在運(yùn)算中函數(shù)；ψ代表發(fā)電機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速誤差變化狀態(tài)系數(shù)。
且這幾個(gè)函數(shù)在計(jì)算中具有以下的幾個(gè)主要關(guān)系：
關(guān)系一：
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關(guān)系三：
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（4）
根據(jù)以上計(jì)算公式所得，當(dāng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)受到的干擾d較大的情況下，數(shù)據(jù)也會(huì)較大，在這種情況下系統(tǒng)控制器在控制過(guò)程中，發(fā)電機(jī)槳距角執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生一定的抖振。
因此根據(jù)發(fā)電機(jī)自適應(yīng)模糊控制原理，技術(shù)人員根據(jù)帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂圃O(shè)計(jì)，其主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了以下內(nèi)容。
（1）控制裝置設(shè)計(jì)模型。在設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員為了可以有效的減輕觀測(cè)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化以及其在運(yùn)行中受到的外部干擾，采用了以下的公式模型：
（5）
根據(jù)以上公式我們將滑?？刂破髂Ｐ驮O(shè)計(jì)成以下內(nèi)容：
（6）
（2）控制器仿真信號(hào)分析。為了做好發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論證工作，技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)完成的自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)的仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)工作。在此次仿真信號(hào)的本章仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)中，技術(shù)人員使用了額定功率600千瓦的雙饋異步變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其主要的技術(shù)參數(shù)包括了以下幾點(diǎn)：風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)中慣量為；發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；發(fā)電運(yùn)行額定風(fēng)速數(shù)據(jù)為11m/s；設(shè)計(jì)中的風(fēng)力機(jī)的額定轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為4.35 rad/s；發(fā)電機(jī)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)中允許的電動(dòng)機(jī)位移范圍指標(biāo)為0-30度，其液壓伺服系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間系數(shù)為ε=0.05s；其控制系統(tǒng)干擾觀測(cè)器狀態(tài)觀察使用的變量系數(shù)c =20，增益，。
經(jīng)過(guò)仿真信號(hào)實(shí)驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)者得到了以下的兩個(gè)結(jié)論：
（1）在未使用帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)情況下，既采用隨機(jī)風(fēng)運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)組控制信號(hào)波動(dòng)性較大，缺乏穩(wěn)定控制策略，進(jìn)而影響了發(fā)電機(jī)組控制質(zhì)量。反之在使用這類自適應(yīng)滑?？刂葡到y(tǒng)的情況下，發(fā)電機(jī)組控制信號(hào)較為穩(wěn)定，利用機(jī)組控制的開展。
（2）帶干擾觀測(cè)器自適應(yīng)滑模控制系統(tǒng)使用中消耗資源較小，同時(shí)使用效果較好，因此具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制中成為一種常規(guī)的控制模式。
參考文獻(xiàn)：
[1]夏長(zhǎng)亮，宋戰(zhàn)鋒.雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子電流自抗擾控制[J].電工電能新技術(shù)，2007（03）.
[2]張雷.滑模變結(jié)構(gòu)控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2009（04）.
基金項(xiàng)目：湖南省教育廳計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（NO.16A191）；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（NO.2016TP1023）。
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