浪涌效应下潮流发电系统最大能量捕获控制

摘要

浪涌效应下,潮流流速实时快速变化,潮流发电系统能量捕获效率存在波动。针对这一问题,通过ANSYS Fluent分析水轮机水动力性能,得到最大获能效率下叶尖速比,提出一种改进型滑模-无源复合控制策略实现最佳转速跟踪,以优化传统的滑模控制系统存在的响应速度慢及抖振等问题。设计新型饱和函数代替不连续的传统符号函数,使得系统可以平滑切换,解决抖振问题。在指数趋近项乘以系统状态变量的幂次,用系统状态量趋近滑模面的距离实现滑模趋近速度动态变化,加快趋近滑模面的速度,削弱系统在滑模面上的抖振。仿真结果表明,在规则与非规则海况下,所提控制算法转速误差均稳定在0.25 r/min左右,相比指数趋近滑模控制可以有效削弱抖振,使系统稳定工作在最大能量捕获效率点。