[发明专利]一种风机发电偏航控制系统最大功率追踪方法

说明书

本发明涉及一种风机发电偏航控制系统最大功率追踪方法，包括以下步骤：步骤S1：搭建风机发电偏航控制系统100，所述风机发电偏航控制系统包括风机发电机组10和最大功率追踪滑膜输出反馈控制器20；步骤S2：根据物理学原理，建立具有最大功率追踪的风机偏航非线性系统的数学模型，并表达为奇异II型模糊系统模型；步骤S3：基于所述数学模型，设计有限时间滑膜输出反馈控制器；步骤S4：求出闭环控制系统到达滑膜面的时间T^*；步骤S5：求出闭环控制系统在T^*时刻的最大发电功率参考角速度误差值。该方法可以实现最大功率追踪，提高风机发电效率，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及风机发电技术领域，具体涉及一种基于奇异II型模糊模型的风机发电偏航控制系统最大功率追踪方法。

背景技术

随着环境污染的加剧，人们开始加大新能源发电系统的建设。清洁能源的典型代表风机发电系统投资成本高，因此保证其最大发电功率显得非常重要。传统的风机发电最大功率追踪控制无法保证快速的跟踪效果且大多数所提出的控制理论缺乏严格的定性与定量分析。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风机发电偏航控制系统最大功率追踪方法，该方法可以实现最大功率追踪，提高风机发电效率。

本发明采用以下方案实现：一种风机发电偏航控制系统最大功率追踪方法，包括以下步骤：

步骤S1：搭建风机发电偏航控制系统100，所述风机发电偏航控制系统包括风机发电机组10和最大功率追踪滑膜输出反馈控制器20；

步骤S2：根据物理学原理，建立具有最大功率追踪的风机偏航非线性系统的数学模型，并表达为奇异II型模糊系统模型；

步骤S3：基于所述数学模型，设计有限时间滑膜输出反馈控制器；

步骤S4：求出闭环控制系统到达滑膜面的时间T^*；

步骤S5：求出闭环控制系统在T^*时刻的最大发电功率参考角速度误差值。

进一步地，步骤S2中，建立具有最大功率追踪的风机偏航非线性系统的数学模型并表达为奇异II型模糊系统模型，包括如下步骤：

步骤S21：考虑风机转子动态模型如下：

式中，P_a表示气动功率，参数ρ、R、C_p、β和v分别表示空气密度、转子半径、功率系数、桨叶角和风速；叶尖速比λ定义如下：

式中，参数ω_t表示转子速度；

转矩T_a的动力学方程如下：

转子侧的惯性J_r动态方程如下：

式中，B_r是转子的阻尼，低速转子转矩T_ls被定义为：

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

式中，K_ls表示低速侧转轴的刚度，θ_t表示转子侧角偏差，θ_ls表示变速箱侧角偏差，ω_t表示转子侧角速度，ω_ls表示变速箱侧角速度，那么有：