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IP屬地：山西 上傳時間：2023-10-16 格式：DOCX 頁數(shù)：8 大小：39.39KB 積分：12.9 舉報 版權申訴

基于非線性干擾觀測器的風電機組自適應反演滑模控制隨著風電技術的不斷發(fā)展，風電機組的控制策略也越來越重要。目前常用的控制方法有PID控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。其中，滑模控制在其它控制方法中表現(xiàn)良好，因為滑模控制具有魯棒性，對于系統(tǒng)參數(shù)變化和外界干擾具有較好的魯棒性。

然而，在實際應用中，風速變化和機組非線性特性會嚴重影響滑?？刂破鞯男阅堋＿@種情況下，非線性觀測器可以被用作一種有效的手段來解決這個問題。非線性觀測器可以通過提取系統(tǒng)內部變量的信息來估計系統(tǒng)狀態(tài)，因此可以在存在非線性特性的系統(tǒng)中提高系統(tǒng)的控制能力。非線性觀測器是一種廣泛使用的技術，用于估計非線性動態(tài)系統(tǒng)的未知輸入和狀態(tài)量。

本文主要研究一種基于非線性干擾觀測器的風電機組自適應反演滑?？刂品椒āＴ摲椒ㄍㄟ^非線性觀測器估計風電機組內部狀態(tài)變量，并且將其應用于滑模控制器中，以實現(xiàn)自適應反演控制。最后，本文通過仿真實驗證明了該方法的有效性。

1.風電機組模型

首先，考慮一個具有非線性動態(tài)特性的風電機組，該風電機組的數(shù)學模型如下：

{dot(Pm)=Pe-P_loss

dot(w)=(1/J)*(Pm-TL)

dot(E)=w

E=Ef-Ia*R_a

其中，Pm是機組的機械輸出功率，Pe是變槳功率，P_loss是系統(tǒng)的損耗功率，w是機組轉速，J是機組轉動慣量，TL是負載扭矩，E是磁鏈，Ef是磁勢，Ia是電機電流，R_a是電機電阻。

2.自適應反演滑模控制策略

在非線性干擾觀測器的幫助下，我們設計自適應反演滑?？刂破?，以實現(xiàn)風電機組的控制。

自適應反演滑?？刂扑惴梢苑殖蓛蓚€主要部分：控制器設計和非線性觀測器設計。

（1）控制器設計

控制器的設計主要利用滑?？刂扑惴▉硐獠扛蓴_，并保證系統(tǒng)的健壯性。該控制器的設計如下：

u=[k_1*sgn(e)+k_2*e]實際輸入信號

其中，e是模型輸出與期望值之間的誤差，k_1和k_2是控制器的增益。

（2）非線性觀測器設計

非線性觀測器的設計目的是估計系統(tǒng)內部狀態(tài)量。在本文中，我們采用全局指數(shù)觀測器，該觀測器通過估計系統(tǒng)輸入和輸出的積分指數(shù)來估計系統(tǒng)狀態(tài)變量。

具體地，非線性觀測器可以表示為：

{dot(X_hat)=f_e+g_e*U

Y=X_hat

其中，f_e和g_e分別為非線性動態(tài)系統(tǒng)的可觀測矩陣，U是系統(tǒng)輸入，Y是系統(tǒng)輸出，X_hat是狀態(tài)估計向量。X_hat的初始值可以通過系統(tǒng)初始狀態(tài)以及初始輸入推導出。

3.仿真實驗

通過MATLAB軟件進行仿真實驗，本文比較了傳統(tǒng)滑模控制方法與本文設計的自適應反演滑?？刂品椒ǖ男阅堋７抡鎱?shù)如下：

J=2.5

R_a=0.1

Ef=5

k_1=5

k_2=10

仿真結果如下：

如上圖所示，經(jīng)過仿真比較，本文設計的自適應反演滑?？刂品椒黠@優(yōu)于傳統(tǒng)滑模控制方法。在考慮風速變化和機組非線性特性的情況下，該控制方法可以更準確地跟蹤期望機械輸出功率，改善了風力發(fā)電系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。

4.結論

本文提出了基于非線性干擾觀測器的風電機組自適應反演滑?？刂品椒ǎ摲椒ㄓ行Ы鉀Q了非線性動態(tài)系統(tǒng)的參數(shù)變化和外界干擾的問題。通過仿真實驗，本文證明了該方法的有效性。相信該方法將對未來的風力發(fā)電系統(tǒng)控制中發(fā)揮著重要的作用。在電力行業(yè)中，風力發(fā)電作為一種新型清潔能源，已經(jīng)取得了廣泛的應用，受到了政策的支持和產業(yè)的重視。本文將介紹一些與風力發(fā)電相關的數(shù)據(jù)，并對其進行分析。

1.全球風力發(fā)電裝機容量

截至2020年底，全球風力發(fā)電裝機容量已達到了743.4GW。其中，中國是全球最大的風電市場，其安裝容量超過了214GW，占全球總裝機容量的29%。其他主要的風電市場包括美國、德國、印度和西班牙等國家。從全球趨勢來看，風力發(fā)電的裝機容量在未來仍將持續(xù)增長。

2.風力發(fā)電的貢獻

風力發(fā)電已成為全球電力行業(yè)中最重要的新型清潔能源之一。根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，全球風力發(fā)電在2019年的發(fā)電量為1,319TWh，相當于全球電力需求的5.3%。同時，風力發(fā)電的使用也顯著提高了全球的能源效率。

3.風力發(fā)電機組的效率

隨著技術的發(fā)展，風力發(fā)電機組的效率逐步提高。目前，商業(yè)化的風力發(fā)電機組的效率已經(jīng)達到了50%以上。同時，隨著機組的規(guī)模擴大，其效率也將不斷提高。未來，風力發(fā)電機組的效率將繼續(xù)提高，這有望推動風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

4.風力發(fā)電成本

盡管風力發(fā)電已經(jīng)成為全球電力行業(yè)中最重要的新型清潔能源之一，但其成本仍然是制約其發(fā)展的主要因素之一。根據(jù)IEA的數(shù)據(jù)，目前全球風力發(fā)電的平均成本是每kWh7美分。然而，隨著技術的進步和投資的增加，風力發(fā)電成本有望繼續(xù)下降。

5.風力發(fā)電的發(fā)展趨勢

隨著全球對清潔能源的需求不斷增加，風力發(fā)電的發(fā)展趨勢也十分明顯。許多國家已經(jīng)制定了風力發(fā)電的目標，包括歐盟在內的許多國家都計劃到2030年實現(xiàn)100%可再生能源的目標。預計未來，風力發(fā)電的裝機容量將繼續(xù)增加，技術將不斷改進，成本也將不斷降低。同時，風力發(fā)電也將不斷與其他清潔能源相結合，以滿足可持續(xù)能源的需求。

總的來說，風力發(fā)電已經(jīng)成為全球電力行業(yè)中最重要的新型清潔能源之一。隨著技術的提升和政策的支持，風力發(fā)電行業(yè)未來有望迎來更大的發(fā)展。近年來，風力發(fā)電在全球范圍內得到廣泛應用，并且已成為清潔能源領域的新興力量，受到了政策的支持和產業(yè)的重視。本文將以丹麥為例，從其風力發(fā)電歷程、技術創(chuàng)新、政策支持和經(jīng)濟效益等方面進行分析和總結，以探討風力發(fā)電的未來發(fā)展趨勢。

丹麥風力發(fā)電的歷程

作為全球風電領域的開創(chuàng)者之一，丹麥已經(jīng)成為歐洲最大的風力發(fā)電國家之一。丹麥的風力發(fā)電歷程可以追溯到上世紀70年代，當時丹麥開始將風力發(fā)電作為替代傳統(tǒng)能源的一種選擇。在隨后的幾十年中，丹麥通過政府政策的支持和技術的推動，逐步建立了一個完整的風力發(fā)電產業(yè)鏈，實現(xiàn)了從技術創(chuàng)新到產業(yè)化落地的全過程。

技術創(chuàng)新

在風力發(fā)電技術上，丹麥一直在不斷創(chuàng)新。特別是在大型風力渦輪機和水平軸風力機的發(fā)展上，丹麥始終處于領先地位。在制造風力渦輪機的過程中，丹麥企業(yè)通過提升機組的效率和轉矩，降低制造成本，逐步實現(xiàn)了規(guī)?；a。在風力渦輪機的控制系統(tǒng)方面，丹麥企業(yè)也在不斷進行創(chuàng)新，通過通過智能控制系統(tǒng)，可以有效地提升機組的穩(wěn)定性和運行效率。

政策支持

丹麥政府一直以來都對風力發(fā)電推廣的重視程度非常高。從上世紀80年代開始，政府就制定了嚴格的法規(guī)和政策來鼓勵和支持風力發(fā)電的發(fā)展。政府的政策包括:提供補貼，建立直接和間接支持機制，提高風電上網(wǎng)價格等。同時，政府每年都會制定一份明確的可再生能源發(fā)展計劃，規(guī)定具體的風力發(fā)電裝機容量增長目標和實現(xiàn)計劃。

經(jīng)濟效益

除了在環(huán)保領域發(fā)揮了巨大作用以外，風力發(fā)電也為丹麥經(jīng)濟發(fā)展帶來許多好處。根據(jù)丹麥能源局的數(shù)據(jù)，風力發(fā)電在丹麥創(chuàng)造了超過4.4億歐元的直接和間接GDP，同時也創(chuàng)造了15,000個就業(yè)機會。此外，由于風力發(fā)電在丹麥的發(fā)展，丹麥已經(jīng)成為了一個大型的風力渦輪機制造國家。

未來發(fā)展

從全球趨勢來看，在全球對清潔能源的需求不斷增加和環(huán)保壓力的不斷增大的情況下，風力發(fā)電的未來發(fā)展趨勢也十分明顯。未來，全球風力發(fā)電的裝機容量有望繼續(xù)增加，技術將不斷改進，成本也將不斷降低。同時，風力