基于Hamilton模型的海上风力发电系统的协调控制策略研究

项目名称： 基于Hamilton模型的海上风力发电系统的协调控制策略研究

项目编号： No.61304025

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 任丽娜

作者单位： 燕山大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 海上风力发电具有高风速、高产出、低风切变、低湍流以及对人类生活低影响等优势，将在未来风电产业中占据重要地位。而海上风电的大型化复杂化更是对风力发电控制技术提出更高的要求。该课题将分析面向控制的整体风力发电系统模型，建立其基于能量函数理论的Hamilton模型，这使得基于该模型的控制系统所调参数具有明显的物理意义；进而基于此模型，设计额定转速以下的变速定桨控制器，保证最大化捕获风能，以及额定转速以上的变速变桨距控制器，同时考虑塔架振动控制，保证系统安全平稳运行及延长机组使用寿命；在所设计的控制器能够协调控制的同时，并考虑系统受外界环境影响和本身损耗所引起的参数不确定性以及外界干扰的鲁棒性问题，提高控制器的有效性；此外，为了解决速度传感器的成本高、维修难的难题，设计基于Hamilton模型下的转子速度观测器。最后通过实验平台验证所设计控制方案的的有效性，为实际应用提供理论基础及参考。

中文关键词： Hamilton模型；无源控制；变桨距控制；无速度传感器控制；自抗扰控制

英文摘要： Offshore wind power will play an important role in the future wind power industry with the advantages of high wind speed, high output, low wind shear, low turbulence and the small impact on human life.While offshore wind power has a larger scale and is more complicated which puts forward higher requirements to wind power control technology.The paper will analyze the overall wind power system model for control, establish the Hamilton model based on the theory of energy function which makes the parameters in the control system based on this model have clear physical meaning. Then based on this model, the variable-speed fixed-blade controller is designed for under rated speed to ensure maximum wind energy capture and a variable-speed variable-pitch controller is designed for above rated speed, at the same time,considering tower vibration control to ensure safe and stable operation of the wind turbine system and prolong the service life of the unit; Meanwhile, as the designed controller can coordinate control, considering the robustness problems of the system inducing by uncertainty parameters and external disturbance caused by the external environment and the system itself loss, to improve the effectiveness of the controller. In addition, in order to solve problems of the speed sensor with high cost and difficult t

英文关键词： Hamilton model；passivity control；pitch control；speed sensorless control；Active Disturbance Rejection Controller( ADRC)