前端调速式风电机组是近几年由德国VOITH公司提出,不同于传统的刚性传动方式,其传动链采用液力变矩器,使前端调速式风电机组能像常规的水电、火电一样采用同步发电机与电网直接耦合发电,具有低电压穿越、无功输出能力强、电能品质好等优点,具有很大的发展潜能。发电机作为前端调速式风电机组能量转换的关键部件,其运行状况的好坏直接影响机组性能及发电质量。由于风力发电系统长期工作在沿海、荒野、高原等地方,暴露在雨雪风霜等恶劣环境中,且其主要是由随机不确定性的自然风驱动,发电机很容易受到外部环境及发电机内部多源干扰的影响,且发电机易发生多种故障。由于前端调速式风力发电机具有强耦合、强非线性等特点,随着干扰和故障的积累和传播,不仅影响发电机本身的安全、稳定、高效运行,而且直接影响整个风电系统的性能、效率和供电质量。因此,前端调速式风力发电机的精细抗干扰容错控制的分析和研究,对保证新型机组安全、稳定、高效运行,具有重要的实际意义。本文以前端调速式风力发电机为研究对象,考虑发电机多源干扰因素和故障同时存在的情况下,研究其精细抗干扰容错控制,最后通过仿真验证本文方法的有效性。首先,分析了前端调速式风力发电机的运行机理,通过分析推导,针对所研究的问题,建立了前端调速式风力发电机以电流和转子角速度为状态量的状态空间模型。然后,对前端调速式风力发电机的多源干扰环境分类分析,将多源干扰分为范数有界随机干扰和外部系统产生的干扰,提出了一种基于DOBC(Disturbance Observer Based Control,干扰观测器控制)、反馈控制和H∞控制的精细抗干扰控制方法。对于范数有界的随机干扰,设计H∞控制策略进行抑制,对于外部系统产生的干扰,根据LMIs(Linear Matrix Inequalities,线性矩阵不等式组)和Lyapunov稳定性理论,设计DOBC、反馈控制和H∞控制,对干扰进行估计和补偿,通过综合传统控制器,即使在多源干扰因素下,闭环系统依然能够保持稳定,并满足H∞控制性能指标,提高了发电机的控制精度。最后,在发电机受多源干扰的同时考虑发电机发生传感器故障,设计复合分层抗干扰容错控制器。在发电机抗干扰控制的基础上,同时考虑发电机发生传感器故障,采用故障诊断观测器对传感器故障进行估计,并采用反馈控制方法对故障进行补偿,实现对故障的容错控制,最后通过仿真分析验证所设计控制策略的有效性。