[发明专利]基于鲁棒控制的风电机组独立变桨控制方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒控制的风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，包括：

将风机的反馈功率和额定功率通过PI控制器控制输出风机的统一桨距角；

根据实测桨叶的方位角计算得到桨叶方位角权系数；

根据所述桨叶方位角权系数对每个桨叶重新分配期望桨距角；

针对每个桨叶的期望桨距角设计鲁棒自适应独立变桨控制器，对风电机组进行独立变桨控制。

2.如权利要求1所述的基于鲁棒控制的风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，所述根据实测桨叶的方位角计算得到桨叶方位角权系数，具体包括：

根据实测桨叶的方位角计算得到桨叶方位角权系数K_i，其中，

式中，i＝1,2,3，R为风轮半径，H₀为轮毂中心距地面的高度，θ为第一个桨叶的实测方位角，θ+120°为第二个桨叶的方位角，θ+240°为第二个桨叶的方位角。

3.如权利要求2所述的基于鲁棒控制的风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，所述根据所述桨叶方位角权系数对每个桨叶重新分配期望桨距角，具体包括：

根据所述桨叶方位角权系数K_i对每个桨叶重新分配期望桨距角，分配后的第i个桨叶的期望桨距角为i＝1,2,3。

4.如权利要求3所述的基于鲁棒控制的风电机组独立变桨控制方法，其特征在于，针对每个桨叶的期望桨距角设计鲁棒自适应独立变桨控制器，具体包括：

建立三桨叶水平轴风力机桨叶系统动力学模型为

J(βmea)β··mea+D(βmea,β·mea)β·mea+Q(βmea,β·mea)β·mea+Ttw(βmea,β·mea)=Tdr=CTu,]]>

式中，β_mea＝[β_mea1,β_mea2,β_mea3]^T∈R³，β_meai为第i个桨叶的实测桨距角，i＝1,2,3，J(β_mea)＝diag[J₁,J₂,J₃]∈R^3×3，J_i为第i个桨叶绕其轴的转动惯量，D_i是与第i个桨叶的阻尼系数、桨叶轴承的摩擦系数及桨叶绕其轴的转动惯量相关的不确定项，Q_i是与第i个桨叶的阻尼系数变化量、桨叶轴承的摩擦系数变化量相关的不确定项，T_twi为第i个桨叶所受扭转力矩和空气动力产生的扰动力矩的总和，T_dr＝[T_dr1,T_dr2,T_dr3]∈R^3×3，T_dri为第i个桨叶变桨调节驱动力矩，C_T＝diag[C_T1,C_T2,C_T3]∈R^3×3为正定常对角矩阵矩，u＝[u₁,u₂,u₃]^T∈R³为控制量u_i＝I_dri，I_dri为调节第i个桨叶桨距角到需要的角度时所需要驱动电机电流；

根据所述系统动力学模型设计鲁棒自适应独立变桨控制器为：

u=-(kadp+k0)s=-ψa^s||s||-k0s]]>

式中，s∈R³为复合误差向量，且e＝β_mea-β^*，e·=β·mea-β·*,]]>γ为控制参数；kadp=ψa^||s||,]]>是a的估计值，为待估参数，d₀为常数，且ρ=max{||CT-1D(·)||,||CT-1Q(·)||,||CT-1J(·)||,||CT-1TTW(·)||+||J(·)||·(||β··*||+||γβ·*||)};]]>

选取Lyapunov函数为V=12sTCT-1J(·)s+12a~2,]]>式中，为估计误差，a~=a-a^;]]>

根据Lyapunov函数的导数原则，待估参数的自适应更新率取为a^·=||s||ψ;]]>

根据控制器的平稳和有界性，将鲁棒自适应独立变桨控制器修改为u=-ψ2a^s(ψ||s||+ϵ)-k0s,]]>式中，ε为正数。