风力发电机系统的多模型预测控制

摘要

由于风力发电系统是一个多输入多输出系统，具有强非线性、强干扰等特性，传统的变桨控制在抑制机组传动链转矩波动以及载荷等方面不能很好地满足系统控制要求。针对这些问题，本文提出了基于模型预测控制的多变量控制策略。为了使模型预测控制在抑制转矩波动的同时，使系统依然具有较强的鲁棒性，对风机工作区域进行分段设计，根据不同区域的控制要求，对系统进行线性化处理，得到其线性化模型，建立多模型预测控制器。根据不同控制目标，切换到最适配的模型，得到最优发电机转矩和桨距控制信号，运用转矩与桨距角协同控制，实现转速的快速跟踪与功率的稳定输出控制，并达到降低传动链扭矩脉动与减小疲劳载荷的目的。最后，通过在Matlab／Simulink下进行仿真，仿真结果验证了多模型预测控制器的正确性和有效性。