额定风速以下风力发电系统的双频环优化控制器设计.docx

额定风速以下风力发电系统的双频环优化控制器设计
设计双频环优化控制器在额定风速以下的风力发电系统中应用
摘要：
风力发电已经成为当今世界上一种越来越受欢迎的清洁能源。随着科技的不断进步和发展，风力发电系统性能也得到了极大的提高。而此次设计的双频环优化控制器正是为了优化额定风速以下的风力发电系统。本文将详细介绍双频环优化控制器的设计思路、系统框架、算法实现等方面。
引言：
在我国，光伏能源、风能和水能等清洁能源被广泛应用。其中，风能在全球的储量和利用率都居于前列，风力发电技术也得到了极大的发展。风力发电系统是一种高效、可靠的清洁能源转换方式，实现了对传统化石能源的替代，对环境污染的减少、气候变化的缓解、能源安全的保障等方面作出了巨大的贡献。但是，随着风力发电的发展，如何优化风力发电系统效率成为了当前研究的热点问题。
本文将介绍的双频环优化控制器正是为了优化额定风速以下的风力发电系统的效率。
设计思路：
设计过程中采用了双频环优化控制器，双频环是一种非线性控制方法，通过逆模型补偿来实现对系统的控制。它可以在一定程度上弥补线性控制理论的不足。双频环控制器可以使风力机在不同风速下调整旋转速度，保证功率输出的稳定性和最优性。
本次设计的双频环优化控制器主要包括速度环和功率环两个部分。传统的速度环只能根据风速来控制风机的转速，但是在风速变化比较频繁的情况下，系统性能会受到较大的影响。因此，我们需要加一个功率环来进行实时调节功率输出。通过速度环、功率环双重控制的方式来优化风力发电系统的效率。
系统框架：
本文设计的系统框架主要包括：风力机控制器、DSP芯片、DSP开发板、上位机调试助手、功率放大器、直驱发电机等组成。其中，风力机控制器是本次设计的核心部分，实现了双频环优化控制器的部署和控制。
算法实现：
双频环优化控制器算法是非常复杂的，其主要包括两个部分：逆模型补偿和滑模控制。逆模型补偿可以有效抵消模型误差，而滑模控制可以保证系统的稳定性。
在实现过程中，我们首先需要搭建模型，通过实验收集数据，建立逆模型。然后，通过滑模控制，使系统不会出现震荡现象。
结果分析：
将本文设计的双频环优化控制器应用于额定风速以下的风力发电系统中，实验结果表明，在不同风速下，风力机都能够稳定地输出最优功率。与传统风力发电系统相比，本文设计的双频环优化控制器在系统的最优性和稳定性方面都得到了很大的提高。
结论：
本文设计的双频环优化控制器在额定风速以下的风力发电系统中具有很高的优化效果。通过逆模型补偿和滑模控制相结合的方式，系统稳定性和最优性得到了很大的提高，可以为风力发电系统的优化提供一定的参考和支持。