风力、光伏发电——容错控制

第1章 绪论…………………………………………………………………………………………… 1 1.1 容错控制技术 ………………………………………………………………………………… 1 1.2 故障检测与诊断 ……………………………………………………………………………… 1 1.3 被动容错控制 ………………………………………………………………………………… 3 1.4 主动容错控制 ………………………………………………………………………………… 4 本章小结……………………………………………………………………………………………… 6 第2章 风能转换系统基本原理……………………………………………………………………… 7 2.1 风力发电系统概述 …………………………………………………………………………… 7 2.2 风能转换系统中的容错控制 ………………………………………………………………… 9 2.3 风能转换原理 ………………………………………………………………………………… 10 2.3.1 风力机的空气动力学特性 ……………………………………………………………… 10 2.3.2 风力机的特性参数 ……………………………………………………………………… 11 2.3.3 *大风能捕获 …………………………………………………………………………… 12 2.4 风能转换系统的故障类型 …………………………………………………………………… 13 2.5 风能转换系统动态数学模型 ………………………………………………………………… 14 本章小结 …………………………………………………………………………………………… 16 第3章 风能转换系统故障容错控制 ……………………………………………………………… 18 3.1 模糊控制概述 ………………………………………………………………………………… 18 3.1.1 模糊控制系统的组成 …………………………………………………………………… 19 3.1.2 模糊控制模型 …………………………………………………………………………… 20 3.1.3 T S模糊控制的设计 ………………………………………………………………… 24 3.1.4 线性矩阵不等式 ………………………………………………………………………… 26 3.1.5 T S模糊算法在风能转换系统中的应用 …………………………………………… 27 3.2 风能转换系统执行器故障容错控制 ………………………………………………………… 28 3.2.1 执行器故障模型描述 …………………………………………………………………… 28 3.2.2 T S模糊系统不确定参数 …………………………………………………………… 29 3.2.3 观测器设计 ……………………………………………………………………………… 30 3.2.4 鲁棒调度容错控制器设计 ……………………………………………………………… 31 3.2.5 非线性闭环系统稳定性分析 …………………………………………………………… 31 3.2.6 实例分析 ………………………………………………………………………………… 35 3.3 风能转换系统传感器故障容错控制策略 …………………………………………………… 43 3.3.1 传感器故障模型描述 …………………………………………………………………… 43 3.3.2 基于 T S模糊观测器的 FDI设计 …………………………………………………… 44 3.3.3 状态反馈控制器设计 …………………………………………………………………… 46 3.3.4 非线性闭环系统稳定性分析 …………………………………………………………… 46 3.3.5 实例分析 ………………………………………………………………………………… 48 本章小结 …………………………………………………………………………………………… 54 第4章 光伏发电系统 ……………………………………………………………………………… 56 4.1 光伏发电系统概述 …………………………………………………………………………… 56 4.1.1 光伏发电特点及其应用 ………………………………………………………………… 56 4.1.2 光伏发电的发展现状及趋势 …………………………………………………………… 58 4.2 光伏电池的原理与工作特性 ………………………………………………………………… 60 4.2.1 光伏电池的原理 ………………………………………………………………………… 60 4.2.2 光伏电池的数学模型 …………………………………………………………………… 60 4.2.3 光伏电池的输出特性 …………………………………………………………………… 62 4.3 光伏发电系统的体系结构 …………………………………………………………………… 65 4.4 部分遮蔽光伏发电系统的建模及 MPPT 控制 …………………………………………… 69 4.4.1 光伏发电系统的建模 …………………………………………………………………… 69 4.4.2 部分遮挡光伏系统 MPPT 控制………………………………………………………… 77 4.4.3 实例分析 ………………………………………………………………………………… 80 本章小结 …………………………………………………………………………………………… 82 第5章 光伏发电逆变器故障容错控制 …………………………………………………………… 84 5.1 滑模控制 ……………………………………………………………………………………… 84 5.1.1 概述 ……………………………………………………………………………………… 84 5.1.2 发展概况 ………………………………………………………………………………… 85 5.2 光伏逆变器的电路拓扑 ……………………………………………………………………… 87 5.2.1 隔离型光伏逆变器 ………………………………………………………………………… 87 5.2.2 非隔离型光伏逆变器 ……………………………………………………………………… 88 5.2.3 三电平光伏逆变器 ………………………………………………………………………… 89 5.3 单相光伏并网逆变器故障容错控制 ………………………………………………………… 91 5.3.1 单相光伏并网发电系统 ………………………………………………………………… 92 5.3.2 单相光伏并网逆变器的数学模型 ……………………………………………………… 93 5.3.3 反步滑模控制模型的建立 ……………………………………………………………… 94 5.3.4 实例分析 ………………………………………………………………………………… 96 5.4 三相光伏电压型逆变器容错控制 …………………………………………………………… 98 5.4.1 问题描述 ………………………………………………………………………………… 99 5.4.2 状态估计 ……………………………………………………………………………… 100 5.4.3 抗扰动滑模控制器及其稳定性分析 ………………………………………………… 101 5.4.4 实例分析 ……………………………………………………………………………… 103 5.5 三相光伏 LCL型并网逆变器容错控制 …………………………………………………… 107 5.5.1 问题描述 ……………………………………………………………………………… 108 5.5.2 观测器设计 …………………………………………………………………………… 110 5.5.3 高阶积分滑模容错控制器及其性能分析 …………………………………………… 111 5.5.4 算例分析 ……………………………………………………………………………… 115 5.6 孤岛多逆变器并联传感器容错控制 ……………………………………………………… 119 5.6.1 孤岛 T S模糊模型 …………………………………………………………………… 120 5.6.2 状态观测器 …………………………………………………………………………… 123 5.6.3 T S模糊容错控制器 ………………………………………………………………… 124 5.6.4 实例分析 ……………………………………………………………………………… 127 本章小结…………………………………………………………………………………………… 134 参考文献