双频环H∞鲁棒控制提升风能转换系统稳定性与最大捕获性能

本文探讨了风能转换系统（Wind Energy Conversion System, WECS）的控制问题，针对风速的多时间尺度特性，作者吴定会和纪志成提出了采用双频环模型来模拟风能系统的动态行为。风速的不确定性是风能系统控制中的关键挑战，因此，他们引入了H∞鲁棒控制理论，这是一种广泛应用在控制系统设计中的方法，旨在确保系统在面对模型不确定性以及外部干扰时仍能保持稳定性并保持最佳性能。 H∞鲁棒控制的设计核心在于混合灵敏度，这种方法考虑了不同频率下的系统响应，通过综合优化鲁棒加权函数，能够在额定风速以下的条件下实现风能的最大捕获。加权函数的选择对于控制器的设计至关重要，它决定了控制策略对不同频率成分的敏感性，从而保证了系统的动态适应性和性能优化。 在论文中，作者详细地构建了一个双频模型来描述风能转换系统的动态过程，这个模型能够更好地反映风速变化的复杂性。他们利用这个模型，设计了一种特别针对风力发电机转速的控制器，旨在在实际运行环境中，即使面临风速变化和外部扰动，也能确保系统稳定并最大化风能转化效率。 通过仿真结果，论文验证了所设计的控制器在实际应用中的鲁棒性和抗干扰性能。无论系统模型存在何种程度的不确定性，以及风速如何快速变化，该控制器都能有效地保持系统的稳定，并确保在额定风速以下的风况下，最大限度地捕捉和利用风能。这在可再生能源领域具有重要的实际意义，因为高效稳定的风能捕获是提高风力发电系统经济性和可持续性的关键因素。 这篇论文提供了一种创新的控制策略，将H∞鲁棒控制理论与风能转换系统的双频模型相结合，旨在解决风能系统在实际运行中的控制问题，对于提升风力发电技术的稳定性、可靠性和效率具有重要的科学价值。