利索能及
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专利号: 2022107784508
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FxTDO的风电系统最大功率跟踪控制方法,其特征在于所述FxTDO模型为:α β 2α‑1 2β‑1 α α

式中,φ1(x)=「x」+「x」,φ2(x)=「x」 +「x」 ,其中,「x」=|x|sign(x),z1、z2为观测器的状态向量;k1、k2为观测器的增益满足,k1>0,k2>0且 ε为待设计的误差放大因子,需满足ε∈(0,1);幂次取值α,β满α∈(0.5,1),β∈(1,1.5),具体步骤包括:步骤1,根据所给定的自然风数据,根据最佳叶尖速比算法能够获取期望的电机转速值;

步骤2,当前风速带动风轮机转动,利用FxTDO获取不确定性总扰动和当前电机的实际输出转速,其中,不确定性总扰动包括外部机械力矩和系统内部参数;

步骤3,根据上述实时获取的不确定性总扰动,通过FxTDO获取实时的电流补偿值,并前馈补偿给转速环控制器;

步骤4,将上述获取的实际输出转速与期望转速之间的偏差作为转速环的双幂次积分滑模控制器的输入,得到转速跟踪的控制电流;

步骤5,将转速跟踪的控制电流与FxTDO的电流补偿值作为发电机的输入,使电机转速能够跟踪上期望转速,即实现了最大功率点跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种基于FxTDO的风电系统最大功率跟踪控制方法,其特征在于:步骤1中,给定一定时间的自然风的风速数据,根据所给的风速经最佳叶尖速比法计算出期望的转速;根据贝兹理论可知,风能转化为电能有最大限度值,即最大风能利用效率;

根据风能利用曲线,可以得出,当桨距角为0,叶尖速比λopt=8.1时,对应的风能利用系数最*大,最大值为0.48,ω 为期望转速,r为风轮机半径,υ为风速,定义λopt为:

3.根据权利要求1所述的一种基于FxTDO的风电系统最大功率跟踪控制方法,其特征在于,根据所述风电系统模型为 其中,Tm为外部机械力矩,iq为q轴的电流分量;ψf为永磁体磁链;Pn为发电机转子的极对数;ωm为发电机转子转速;J为转动惯性系数;Bm为传动摩擦系数;Te为电磁转矩;在风力发电传动系统模型中,将Tm‑Bmωm视为系统的总扰动f(t), 记为b,控制电流iq记为u(t);风电系统可处理为:定义状态变量x1=ωm,x2=f(t),z1跟踪x1,z2跟踪x2。

4.根据权利要求1所述的一种基于FxTDO的风电系统最大功率跟踪控制方法,其特征在于:步骤3中,将FxTDO估计值转化为电流补偿值,对转速环控制器进行前馈补偿,公式如:式中, 即为FxTDO对总扰动的估计值,i′q为对转速控制器补偿的电流,b为系数

5.根据权利要求3所述的一种基于FxTDO的风电系统最大功率跟踪控制方法,其特征在于:根据风电系统可处理为: 设状态变量为τ1= ωm‑ω ref,所述双幂次积分变滑模控制器的模型为:

式中,为总控制律,k1>0,k2>0,a1>1,0<a2<1,都为趋近律系数,s为选定的滑模面变量,ωref为电机的参考转速。