风能转换系统：H2/H∞双频环优化控制策略

"这篇论文研究的是基于H2/H∞状态反馈的风能转换系统的双频环优化控制策略。作者吴定会和李元龙通过分析风能转换系统（WECS）在额定风速以下的工作原理，旨在最大化风能捕获率并抑制发电机转速中的电磁转矩振荡，以提升系统运行的稳定性和可靠性。他们考虑了风速的多时间尺度特性，构建了风能转换系统的双频模型，并设计了一种结合低频环PI控制和高频环H2/H∞状态反馈的多目标优化控制器。仿真结果显示，这种双频环优化控制方法在多个控制性能指标之间取得了良好的平衡，验证了其有效性。" 论文详细内容： 在风能转换系统的研究中，通常采用线性化模型进行控制器设计，但这种方法在风速变化较大的情况下精度不足。为解决这一问题，学者们提出了线性参数变化（LPV）模型，尽管提高了模型精度，但LPV模型的增益调度控制设计计算复杂度较高。Inlian Munteanu提出的双频模型为解决这一问题提供了新思路。 双频模型分为高频环和低频环。高频环关注风速快速变化的影响，采用归一化的变量变化量作为状态变量，构建线性时不变状态方程，从而更准确地反映风速瞬态变化对系统性能的影响。低频环则用于稳定系统，通过PI控制器优化发电机转速，以最大化风能捕获。 H2/H∞状态反馈控制是一种兼顾性能和鲁棒性的控制策略。H2控制关注系统输出的均方根值，旨在最小化系统输出的能量，而H∞控制则确保系统在干扰存在下的稳定性，限制了输出对输入扰动的敏感度。将这两种控制理论结合，可以实现对风能转换系统的多目标优化，即在保证系统稳定性的同时，尽可能减少电磁转矩的振荡，提升系统的整体性能。 论文通过仿真验证了基于H2/H∞状态反馈的双频环优化控制的有效性。仿真结果表明，这种控制策略能够在不同风速条件下有效地工作，优化发电机的性能，提高风能转换效率，并降低系统的波动，从而提升了风能转换系统的运行可靠性和经济性。 关键词涵盖了风能转换系统的核心要素，包括双频环控制策略、多目标H2/H∞控制理论以及优化控制方法，这些关键词揭示了研究的重点和创新点。论文的分类号TP273则将该研究归类于电气自动化技术领域。 这篇论文为风能转换系统的控制策略提供了一个新的视角，通过双频模型和H2/H∞状态反馈的结合，实现了对风能捕获和系统稳定性的双重优化，对于风能领域的控制系统设计具有重要的参考价值。