[发明专利]一种变速风力发电机组的变桨变矩联合控制方法

摘要

本发明公开了一种变速风力发电机组的变桨变矩联合控制方法。考虑未建模动态和干扰，建立风力发电机组的简化动态模型。计算功率调节误差动态特性。选择滑模面和切换函数，设计滑模增益的自适应更新机制，得到滑模变结构电磁转矩控制信号。定义风轮转速期望误差动态特性。将风电机组简化动态模型进行改写，得到桨距角初步表达式。将低通滤波器对非仿射不确定项和干扰项的逼近结果代入桨距角初步表达式中，得到桨距角最终表达式。该联合控制方法能够较好应对风电机组的非仿射不确定特性，结构简单，鲁棒性好，能够提供更加平稳的风轮转速和发电功率，减小风电机组的机械载荷，延长其使用寿命，并为电网提供高质量的电能。

主权项

1.一种变速风力发电机组的变桨变矩联合控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对风力发电机组的传动轴系结构进行分析，考虑系统未建模动态和干扰，建立风力发电机简化动态模型；(2)计算功率调节误差的动态特性；所述功率调节误差定义为风电机组额定发电功率与实际发电功率之差；(3)根据步骤2中的功率调节误差动态特性，选取滑模面和切换函数，确定滑模增益，引入风轮转速调节误差，得到最终的滑模变结构转矩控制信号，使得风电机组的输出功率维持在额定功率附近；所述风轮转速调节误差定义为风轮额定转速与风轮实际转速之差；(4)确定期望的风轮转速调节误差动态特性，使得调节误差以指数收敛的形式收敛到零；(5)将步骤1的风力发电机简化动态模型分解为已知项、非仿射不确定及未知干扰项、桨距角控制项，所述已知项中包括步骤3得到的滑模变结构转矩控制信号；(6)将分解后的风力发电机简化动态模型与期望的风轮转速调节误差动态特性相结合，得到桨距角初步表达式；(7)使用低通滤波器对非仿射不确定及未知干扰项进行逼近，得到非仿射不确定及未知干扰项在时域中的估计值；(8)将步骤7得到的估计值代入步骤6得到的桨距角初步表达式，经过拉普拉斯变换和反变化，得到桨距角最终表达式，从而实现通过控制桨距角使得风电机组的风轮转速维持在额定转速附近。