关键词:风力发电机;模型参考自适应控制;李雅普若夫方程
引言
近5年来国内风电场的新装机容量为过去的两倍，这得益于对环境保护的重视和风力机技术的发展。虽然国内运行的风力机仍然以定转速为主，但变转速风力机正逐步成熟并投入运行。通过转速的调节使得风力机的叶尖速比又保持在最佳位置，变转速风力机具有高出多达20%的风能利用率，并使桨叶的负荷减小和单机容量增大，但同时也增加了控制系统和电力系统的复杂性。因此控制系统的研究显得十分必要。
风力机的风轮将风动能部分转换为机械能，其效率随叶片桨距角和叶尖速比变化。对变桨距风力机，高于额定风速时调节桨距角来实现输出功率的调节。在低于额定风速下变转速风力机的桨距角通常为零度，转换效率在某一叶尖速比下达到最大值，理论上不会超过贝茨极限（0.593）。考虑到风力机的非线性和系统的工作特点，文献采用在工作点附近线性化建立线性模型，并运用线性系统方法设计控制器。运用非线性理论建立较为精确的非线性模型，建立误差方程且使误差渐近稳定，这种方法需要模型和对象的高度吻合。另外，智能控制方法近年来也有相关报道。
事实上，风力机的非线性来源于气动关系，因此其精确度不高，而且由于气候、温湿度的影响，系统通常存在慢时变。本文采用模型参考自适应控制方法（MRAC）来分析变转速风力机系统。风力机系统在工作点附近的线性化模型在第2部分介绍，由于风速不可控制，因此只能作为扰动输入。模型参考自适应方法在第3部分详细叙述。
考虑到扰动输入与风力机系统固有频率之间的差异，以惯性环节作为参考模型，并设计控制输入以满足MRAC的要求，获得控制量的自适应率。最后对某一机型进行了仿真，验证了该方法的有效性。
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变速风力发电机模型参考自适应控制
