[发明专利]一种基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：采用发电机电磁转矩和低风速转矩之间的标准差作为误差，在转矩误差中引入双积分作用，加速风力机对于转矩跟踪的响应速度，以发电机的电磁转矩作为发电机的输出来控制风力机实际的转矩，其中，发电机电磁转矩参考值式中，w_g为发电机的转速，k_opt为最佳转速时的比例常数，n_g为传动比。

2.根据权利要求1所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，所述的式中λ_opt为最佳叶尖速比，R为风轮的半径，C_pmax为风力机运行时风能利用系数最大值。

3.根据权利要求2说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，所述的最佳叶尖速比式中v为风速，w_r为风力机的风轮转速，通过卡尔曼滤波和牛顿-拉夫逊的方法，获取到估计风速v。

4.根据权利要求1说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，根据发电机的电磁转矩和低速轴的转矩，设计滑模面的转矩跟踪误差，在转矩误差中引入积分作用：

定义转矩跟踪误差e₁＝T_opt-T_g，e₂＝∫(T_opt-T_g)dτ，e₃＝∫{∫T_opt-T_g}dτ，式中T_opt为最优转矩，T_g为低速轴转矩。

5.根据权利要求4说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，根据滑模面的误差设计滑模面：定义控制器的滑模面s＝a₁e₁+a₂e₂+a₃e₃，a₁、a₂、a₃是常数。

6.根据权利要求5说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，将滑模面求导：其步骤如下：

步骤A、

步骤B、将代入步骤A得到：

7.根据权利要求6说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，根据滑模面的转矩误差设计控制率：为了证明所设计的控制器在理论上是稳定的，选取Lypunov函数来证明控制器的稳定性，其方法为：

步骤A、选取Lypunov函数为

步骤B、将步骤A求导：

步骤C、将权利6中的滑模面导数代入步骤B得到：

8.根据权利要求7说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，根据滑模面的设计选取控制率

式中，w_opt为最优转速，n_g为传动比，k_opt为最佳转速时的比例常数。

9.根据权利要求8说所述的基于负载的低风速风力机双积分滑模控制方法，其特征在于，选取控制率使得Lypunov函数将代入Lypunov函数得到：

式中，a₁为正数。