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基于LPV-MPC的风电机组功率-载荷协调控制策略

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大型风电机组变桨控制是一个复杂的非线性控制任务,如何在系统约束和风速扰动的条件下实现功率调节和载荷降低成为难题。针对该问题,文章采用机理与参数辨识方法构建了一个面向控制的线性变参数(LPV)模型,LPV模型引入间隙度量理论来降低模型复杂度,为控制设计提供了更加精确的线性模型。设计了时变卡尔曼滤波器,实现了风机的最优状态估计,基于获得的最优状态,提出了自适应模型预测(MPC)变桨控制器,MPC控制器能够根据实时风速变化调整预测模型,在满足系统约束的条件下实现大型风电机组功率-载荷的协调控制。OpenFAST对比仿真实例表明了模型与控制器的有效性。
Coordinated power-load control strategy for wind turbine based on LPV-MPC
Pitch control of large wind turbine is a complex nonlinear control task.How to achieve power regulation and load reduction under system constraints and wind speed disturbance has become a problem.For this problem,a control-oriented linear parameter varying(LPV)model is constructed by using mechanism and parameter identification methods.The gap metric theory is introduced to reduce the complexity of the model,which provides a more accurate linear model for control design.Based on the obtained optimal states,an adaptive model prediction pitch controller(MPC)is proposed with the change of real-time wind speed.The coordinated control of power-load for large wind turbine can be realized under the conditions of system constraints.The simulation examples of OpenFAST show the effectiveness of the proposed model and controller.

wind turbinepitch controllinear parameter-varying modeladaptive model predictive controlpower and load control

梁栋炀、宋子秋、刘亚娟

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华北电力大学控制与计算机工程学院,北京 102206

风电机组 变桨控制 线性参数变化模型 自适应模型预测控制 功率-载荷控制

国家重点研发计划国家自然科学基金面上项目

2020YFB150660262273144

2024

可再生能源
辽宁省能源研究所 中国农村能源行业协会 中国资源综合利用协会可再生能源专委会 中国生物质能技术开发中心 辽宁省太阳能学会

可再生能源

CSTPCD北大核心
影响因子:0.605
ISSN:1671-5292
年,卷(期):2024.42(1)
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