[發(fā)明專利]基于模糊性能估計(jì)器的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)反饋控制

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210164955.1
• 申請(qǐng)日: 2012-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102705158A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳定會(huì);王莉;李意揚(yáng);沈艷霞;趙芝璞;潘庭龍;紀(jì)志成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明針對(duì)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)強(qiáng)非線性、參數(shù)不確定性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了包含模糊性能估計(jì)器的T-S模糊狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)，屬于反饋控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種蘊(yùn)藏豐富、分布廣泛、清潔可再生能源，也是最重要的替代能源之一。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，是產(chǎn)業(yè)成熟度最好、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)、最容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可再生能源技術(shù)。大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展都具有積極意義，許多國(guó)家都把大力發(fā)展風(fēng)電納入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃。如何最大程度的利用風(fēng)能，一直是各國(guó)科研人員的研究重點(diǎn)。

T-S模糊模型是Takagi和Sugeno于1985年提出的一種新的模糊推理模型。T-S模型的模糊規(guī)則的“工F”部分與zadeh規(guī)則的“IF”部分相似。但它的“THEN”部分是精確函數(shù)，通常是輸入變量多項(xiàng)式。T-S型模糊推理模型的結(jié)論部分用線性局域方程取代了一般推理過(guò)程中的常數(shù)。因此，T-S模型可用少量的模糊規(guī)則生成較復(fù)雜的非線性函數(shù)，這在處理多變量系統(tǒng)時(shí)能有效地減少模糊規(guī)則個(gè)數(shù)，因而產(chǎn)生巨大的優(yōu)越性。但是，由于結(jié)論參數(shù)是線性函數(shù)而非模糊數(shù)，在實(shí)際系統(tǒng)中結(jié)論部分不能直接從專家經(jīng)驗(yàn)和操作數(shù)據(jù)中得到，必須通過(guò)一定的算法進(jìn)行訓(xùn)練。因此，模型參數(shù)的辨識(shí)成為建立T-S型模糊系統(tǒng)的主要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)強(qiáng)非線性、參數(shù)不確定性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了包含模糊性能估計(jì)器的T-S模糊狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型的模糊動(dòng)態(tài)化，并成功減小了建模誤差和外界擾動(dòng)影響。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：基于模糊性能估計(jì)器狀態(tài)反饋控制能將系統(tǒng)功率系數(shù)和葉尖速比控制在最優(yōu)值附近，實(shí)現(xiàn)了額定風(fēng)速下風(fēng)能捕獲的最大化。

附圖說(shuō)明

圖1為基于DFIG的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；

圖2為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為DSP+FPGA風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模糊狀態(tài)反饋控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

基于雙饋發(fā)電機(jī)(DFIG)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由三部分組成：風(fēng)輪機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，DFIG。風(fēng)輪機(jī)捕捉風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)DFIG轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能，經(jīng)交直交變換器輸送到電網(wǎng)中。圖1是基于DFIG的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)。

第一，給出了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)輪機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；

風(fēng)輪機(jī)模型：

根據(jù)貝茲理論，風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率為

Pwt(t)=0.5πρv3(t)Rt2Cp(λ(t),β(t))---(1)]]>

其中，ρ為空氣密度，R_t為風(fēng)輪機(jī)風(fēng)輪半徑，v(t)為風(fēng)速；C_p(λ(t)，β(t))為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)，是葉尖速比λ(t)和槳葉節(jié)距角β(t)的函數(shù)。葉尖速比λ(t)為風(fēng)輪葉尖線速度與風(fēng)速之比，即λ(t)＝Ω_l(t)·R_t/v(t)，Ω_l(t)為風(fēng)輪的機(jī)械角速度。

傳動(dòng)系統(tǒng)模型：

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程如下