风力发电控制系统论文提纲

关键词： 随机性 不稳定性 能源 系统

论文题目：基于间隙度量的风力发电系统多模型预测控制研究

摘要：由于世界能源的紧缺以及人们对绿色能源的重视,使得新型清洁能源产业得以迅猛发展,其中风电能源占很大比例,但风力发电系统是一个非线性、多变量的具有不稳定性和随机性的复杂系统。如何减小发电机组不平衡载荷,延长机组使用寿命,降低功率波动对电网的不利影响是目前亟待解决的问题。由于现有的PID控制技术很难达到理想的控制效果,如何优化控制策略及控制器已成为风力发电系统控制领域研究的重点。论文针对风力发电系统功率控制问题,研究风力发电系统多模型预测控制策略,主要研究内容为:（1）论文阐述了风力发电机组的控制策略及控制目标,根据风力发电机组的不同运行工况,分析了风力发电系统控制策略。针对风力发电系统的基本结构,建立了各个子系统的数学模型,并结合美国NREL实验室的FAST和MATLAB/Simulink仿真软件,对5MW风力发电机组进行仿真研究。（2）由于现有的风力发电系统多模型预测控制中模型的建立及选择存在模型集不完备、模型选择冗余等不足,论文提出了基于间隙度量的风力发电系统多模型建模方法,采用间隙度量理论估计风力发电系统中平衡点处线性模型的邻域范围,对全工况邻域进行分解,通过模型选择,最终得到完备、非冗余的线性模型集。为验证模型的准确性与完备性,运用FAST和MATLAB/Simulink软件仿真,仿真结果表明该模型集对非线性工况的拟合程度满足要求。（3）论文研究了如何保证子预测控制器间切换稳定性的问题,讨论了能稳定切换的多模型预测控制策略。在每个子工况范围内,采用无穷时域预测控制算法设计了子控制器,通过估计局部预测控制器的椭圆稳定域,设计了子控制器切换规则,从而保证了切换的稳定性。为验证基于间隙度量的风力发电系统多模型预测控制策略,与现有的PID控制对比进行仿真研究,仿真结果显示其控制效果明显优于现有的PID控制。

关键词：风力发电系统;FAST;间隙度量;模型选择;多模型预测控制

学科专业：电气工程

摘要

ABSRTACT

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 风力发电系统控制技术

1.3 风力发电系统的多模型预测控制技术

1.4 论文主要研究工作

1.5 论文的章节安排

第二章 风力发电系统的数学模型与控制技术

2.1 Betz极限定理

2.2 风力发电机的数学模型

2.2.1 风力机模型

2.2.2 传动系统

2.2.3 桨距系统模型

2.2.4 双馈发电机的简化模型

2.3 风力发电系统的基本控制策略及控制目标

2.4 风电机组仿真

2.5 本章小结

第三章 基于间隙度量的风力发电系统多模型建模

3.1 基于间隙度量的邻域估计方法

3.1.1 间隙度量计算与性质

3.1.2 邻域估计法

3.1.3 基于间隙度量的模型集选择

3.2 基于间隙度量的风力发电系统多模型建模

3.2.1 风力发电系统的简化数学模型

3.2.2 风力发电系统的模型集选择

3.3 仿真验证

3.4 本章小结

第四章 风力发电系统的多模型预测控制

4.1 多模型预测控制方法

4.2 风力发电系统的多模型预测控制策略

4.3 控制器设计

4.3.1 基于状态空间模型的预测控制器设计

4.3.2 基于椭圆不变集的多模型预测控制器

4.3.3 切换规律与稳定性分析

4.4 风力发电系统多模型预测控制仿真

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢