[發明專利]一種風機發電偏航控制系統最大功率追蹤方法

有效

• 申請號: 201910351486.6
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110032238B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 鐘智雄;徐戈;汪星一;林文忠
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;G05B13/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種風機發電偏航控制系統最大功率追蹤方法，包括以下步驟：步驟S1：搭建風機發電偏航控制系統100，所述風機發電偏航控制系統包括風機發電機組10和最大功率追蹤滑膜輸出反饋控制器20；步驟S2：根據物理學原理，建立具有最大功率追蹤的風機偏航非線性系統的數學模型，并表達為奇異II型模糊系統模型；步驟S3：基于所述數學模型，設計有限時間滑膜輸出反饋控制器；步驟S4：求出閉環控制系統到達滑膜面的時間T^*；步驟S5：求出閉環控制系統在T^*時刻的最大發電功率參考角速度誤差值。該方法可以實現最大功率追蹤，提高風機發電效率，具有廣闊的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及風機發電技術領域，具體涉及一種基于奇異II型模糊模型的風機發電偏航控制系統最大功率追蹤方法。

背景技術

隨著環境污染的加劇，人們開始加大新能源發電系統的建設。清潔能源的典型代表風機發電系統投資成本高，因此保證其最大發電功率顯得非常重要。傳統的風機發電最大功率追蹤控制無法保證快速的跟蹤效果且大多數所提出的控制理論缺乏嚴格的定性與定量分析。

發明內容

本發明的目的在于提出一種風機發電偏航控制系統最大功率追蹤方法，該方法可以實現最大功率追蹤，提高風機發電效率。

本發明采用以下方案實現：一種風機發電偏航控制系統最大功率追蹤方法，包括以下步驟：

步驟S1：搭建風機發電偏航控制系統100，所述風機發電偏航控制系統包括風機發電機組10和最大功率追蹤滑膜輸出反饋控制器20；

步驟S2：根據物理學原理，建立具有最大功率追蹤的風機偏航非線性系統的數學模型，并表達為奇異II型模糊系統模型；

步驟S3：基于所述數學模型，設計有限時間滑膜輸出反饋控制器；

步驟S4：求出閉環控制系統到達滑膜面的時間T^*；

步驟S5：求出閉環控制系統在T^*時刻的最大發電功率參考角速度誤差值。

進一步地，步驟S2中，建立具有最大功率追蹤的風機偏航非線性系統的數學模型并表達為奇異II型模糊系統模型，包括如下步驟：

步驟S21：考慮風機轉子動態模型如下：

式中，P_a表示氣動功率，參數ρ、R、C_p、β和v分別表示空氣密度、轉子半徑、功率系數、槳葉角和風速；葉尖速比λ定義如下：

式中，參數ω_t表示轉子速度；

轉矩T_a的動力學方程如下：

轉子側的慣性J_r動態方程如下：

式中，B_r是轉子的阻尼，低速轉子轉矩T_ls被定義為：

T_ls＝K_ls(θ_t-θ_ls)+K_ls(ω_t-ω_ls) (5)

式中，K_ls表示低速側轉軸的剛度，θ_t表示轉子側角偏差，θ_ls表示變速箱側角偏差，ω_t表示轉子側角速度，ω_ls表示變速箱側角速度，那么有：