基于直驅(qū)型PMSG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變槳自抗擾控制
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1．3 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)
目前世界上投入使用的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有兩種方案。一種是液壓變槳距機(jī)構(gòu)，槳葉通過一套曲柄連桿機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動或由3個(gè)液壓缸分別驅(qū)動；一種是電動變槳距機(jī)構(gòu)，槳葉由3個(gè)電機(jī)驅(qū)動。風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的槳距角和變槳距速率的范圍都是有限制的，因此變槳距執(zhí)行系統(tǒng)是帶有死區(qū)的非線性系統(tǒng)。圖1為變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本原理框圖。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/161144.htm
當(dāng)槳距角和變槳距速率在飽和極限范圍內(nèi)時(shí)，變槳距執(zhí)行系統(tǒng)表現(xiàn)為線性特性。執(zhí)行系統(tǒng)的模型為一階微分方程：
式中：β是執(zhí)行系統(tǒng)輸出，即節(jié)距角的實(shí)際值；βref為參考節(jié)距角，是控制器給出的槳距角設(shè)定值；Tβ為變槳伺服系統(tǒng)的時(shí)問常數(shù)。一般而言，Tβ很小，β可以很快跟蹤到βref。
1．4 直驅(qū)型PMSG風(fēng)電機(jī)組整體框圖
基于PMSG的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由風(fēng)輪機(jī)和PMSG兩部分組成。風(fēng)輪機(jī)捕捉風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動PMSG轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能，經(jīng)交直交變換器輸送到電網(wǎng)中。圖2為直驅(qū)型PMSG風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體框圖。
2 變槳距控制
2．1 控制策略
直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變槳距控制總體方案是額定風(fēng)速以下風(fēng)力機(jī)定槳距運(yùn)行，由發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)葉尖速比，從而實(shí)現(xiàn)最佳功率曲線的追蹤和最大風(fēng)能的捕獲。在額定風(fēng)速以上時(shí)風(fēng)力機(jī)變槳距運(yùn)行，由風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)槳距角來改變風(fēng)能系數(shù)，從而控制風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率，防止風(fēng)電機(jī)組超出轉(zhuǎn)速極限和功率極限運(yùn)行而可能造成的事故。因此，高于額定風(fēng)速時(shí)的變槳距控制成為直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。
2．2 自抗擾控制器
取風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)恒功率輸出運(yùn)行時(shí)的一個(gè)平衡點(diǎn)M，其對應(yīng)參數(shù)為Γut0，Ω0，β0，P0，以M點(diǎn)為參考點(diǎn)將式(2)泰勒展開得：
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