基于观测器的发电机功角和未知输入估计

为了提高电力系统运行稳定性,针对同步发电机功角和未知输入的估计问题,提出了基于观测器的估计方法。利用同步发电机的运动方程和电磁方程,建立同步发电机四阶数学模型;运用泰勒公式对模型进行线性化,将产生的佩亚诺余项和参数变化引起的建模不准确归结为未知输入。对线性化后的数学模型进行状态变换,将数学模型分解成含未知输入项和不含未知输入项两部分;分别设计两部分的观测器,根据极点配置方法和Lyapunov稳定性理论分别确定两个观测器的增益矩阵。通过Matlab仿真,验证了基于观测器的同步发电机功角和未知输入估计方法的有效性。该方法具有响应时间短、估计精度高的特点,可以快速准确地实现发电机功角和系统未知输入的估计。     

异步化同步发电机无转速传感器控制

论述了异步化同步发电机有功功率和无功功率解耦控制原理,讨论了定子磁场的定位和转子位置的确定方法,以转子电流作为反馈量,构造了定子磁链观测器.借助于李亚普诺夫稳定理论,给出转子转速观测的递推模型.研制了DSP转子励磁控制装置,进行了异步化同步发电机无转速传感器的励磁控制试验研究.试验结果表明,转速观测器可以有效地确定转子转速,从而实现发电机的无转速传感器控制.     

同步发电机自适应最优励磁控制器

本文提出了一种新的同步发电机自适应最优励磁控制器,该控制器省去了状态观测器。加快了响应速度。多机电力系统的仿真计算及动模试验结果表明,该控制器具有比常规励磁调节器更优越的性能,并且能自动跟踪同步发电机的运行状态变化。     

永磁直驱风力发电机无速度传感器驱动控制

基于永磁同步发电机(PMSG)的直驱型风力发电机通常采用无速度传感器技术进行驱动控制.考虑到风力发电机中PMSG的运行特点,基于基波励磁法的转子磁链位置观测方案较适合这一应用场合.基于此,提出一种新颖的基波励磁法观测方案,该观测方案由扩展磁链观测器和用于对观测到的扩展磁链进行同步进而获得转子磁链位置信息的锁相环共同组成.该扩展磁链观测器具有最小阶,且无需对内嵌式PMSG的凸极特性进行忽略近似.在对该扩展磁链观测器的结构机理及其稳定性进行推导和讨论的基础上,对位置观测器的设计过程进行了探讨.11 kW PMSG的实验验证了该无速度传感器控制方案的性能.     

基于滑模观测器与SPLL的PMSG无传感器控制

实现永磁同步发电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取.为此,提出一种基于滑模观测器与软件锁相环的无传感器方法,该方法直接在转子同步旋转d-q坐标系中采用滑模观测器估计电机感应电动势,再将估计出的感应电动势作为软件锁相环输入进行转速与转子位置的估计.分析、推导出了感应电动势滑模观测器与软件锁相环的数学模型...     

考虑磁饱和效应的凸极同步电机参数辨识

针对凸极同步发电机的精确建模问题,研究同步发电机dq轴饱和的机理,采用动态饱和电感表述发电机电磁场非线性的特征,建立凸极同步发电机非线性磁场饱和模型,给出状态空间方程。通过凸极同步发电机的空载实验、转差法实验和静态频率响应实验,测得线性状态下发电机的电磁参数;以建立的数学模型和已测得的线性状态下的电磁参数为基础,辨识非线性状态下凸极同步发电机的电磁参数。研究结果表明所提方法能够有效辨识考虑磁饱和效应的凸极同步发电机参数,为精确控制提供更为可靠的依据。     

同步发电机数学模型物理含义解析

同步发电机数学模型及参数具有特定的物理含义,阐述了同步发电机空载短路过程中发电机的电磁反应过程,从同步发电机暂态过程中的磁路变化分析了5阶模型中发电机次同步电抗x″d与x″q大小关系;阐述了同步发电机3阶数学模型和2阶数学模型中发电机暂态电抗与同步电抗包含的关系,从而全面论述了发电机数学模型及其对应的物理含义,对于电网运行人员深入了解发电机特性及参数特征具有有益的指导意义。     

基于定子磁链自适应观测的永磁同步电机直接转矩控制系统

为了克服系统的时变性及在系数矩阵中的参数确切值未知的情况下也能实现对永磁同步电动机定子磁链的准确观测,提出了基于模型参考自适应的永磁同步电动机定子磁链观测方法。将电机运行过程中变化最大的参数——定子电阻作为可变参数,以定子磁链为状态变量的电机状态方程作为参考模型,将定子磁链状态观测器作为可调模型,通过对定子电阻自适应律的推导得出定子磁链自适应观测器。通过自适应观测器与全维状态观测器对永磁同步电动机定子磁链观测效果的对比发现:自适应观测器对定子磁链观测的准确度更高、对定子电阻等电机参数变化的鲁棒性更强。     

一种新型的无传感器矢量控制研究

为了获得永磁同步发电机转子位置和转速的准确信息,并且克服传感器的不足,提出一种新型的无传感器矢量控制算法。该算法通过滑模观测器来获取转子位置和转子速度的信息,提出的观测器易于实现并对参数变化不敏感。为了简化系统设计过程,减少调节参数个数,用基于反推控制算法的新型速度调节器和电流控制器代替传统的PI速度调节器,该系统在保证准确性和稳定性的同时提高了速度跟踪性能。通过Matlab/Simulink仿真验证了提出算法的正确性和可行性。     

同步发电机非线性模型的期望最大辨识

为实现在噪声干扰下的同步发电机非线性模型在线辨识,提出了同步发电机非线性模型的期望最大的辨识方法。首先,构建了考虑励磁调压器的同步发电机离散非线性状态空间模型,并将同步发电机参数辨识问题转化为期望最大的优化问题;然后提出量化评价系数比较实际系统量测值与参数变化的输出值的差异,并给出参数灵敏度筛选主导参数;同时,利用粒子滤波器和粒子平滑器构造同步发电机条件数据期望,并使用梯度搜索方法得到同步发电机的参数辨识算法。最后用仿真进行参数辨识实验,仿真结果验证所提方法的有效性。     

基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机转子位置观测器设计

空间矢量控制技术可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,在控制过程中需要对转子位置进行检测。针对常规的基于转子电流的双馈风力发电机模型参考自适应转子位置观测器的不足,提出了一种基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机位置观测器的设计方法。该方法将参数自整定模糊PI控制技术引入转子位置观测器的设计中,以提高转子观测器的跟踪效果和动态品质。Matlab/Simlink仿真结果表明所设计的模型参考自适应模糊控制转子位置观测器能够快速准确地估测转子速度和位置角度,具有良好的动态品质。     

基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机转子位置观测器设计

空间矢量控制技术可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,在控制过程中需要对转子位置进行检测.针对常规的基于转子电流的双馈风力发电机模型参考自适应转子位置观测器的不足,提出了一种基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机位置观测器的设计方法.该方法将参数自整定模糊PI控制技术引入转子位置观测器的设计中,以提高转子观测器的跟踪效果和动态品质.Matlab/Simlink仿真结果表明所设计的模型参考自适应模糊控制转子位置观测器能够快速准确地估测转子速度和位置角度,具有良好的动态品质.     

基于PMU数据和时间序列模型的发电机参数识别

电力系统动态仿真的精度往往由同步发电机等元件模型及参数的精度所决定。在对同步发电机模型进行时间序列分析的基础上,提出了一套依靠同步相量测量单元对惯性时间常数、发电机转速调节常数以及涡轮调速器的时间常数等发电机动态参数进行识别的方法。该方法首先将发电机的经典模型和摇摆方程统一转换为一个时间序列模型,并利用线形参数辨识方法对此时间序列模型的参数予以辨识;最后通过求解发电机模型参数与时间序列模型参数的等式关系得到发电机的模型参数。对不同功率变化波形进行了仿真试验,按照本文方法计算得出的发电机参数与实际参数一致,验证了本文提出方法的有效性。     

永磁同步发电机自适应分数阶变桨距角控制

提出了一款基于扰动观测器的分数阶比例-积分-微分(Perturbation observer based Fractional-order ProportionalIntegral-Derivative, PoFoPID)控制策略,以在永磁同步发电机(Permanent Magnetic Synchronous Generator, PMSG)高于额定风速的工况下,通过变桨距角控制,将发电机输出功率维持在其额定值附近。首先,将PMSG的系统非线性、参数不确定性和未建模动态等聚合为新的扰动,并采用扰动观测器对其进行在线估计。然后,设计分数阶PID控制对该扰动估计进行实时完全补偿,以提高系统动态特性。此外,PoFoPID控制器参数通过群天牛算法寻优获得,避免了常规PID控制参数依赖人工整定的缺陷。斜坡风速、随机风速和参数不确定算例下的仿真结果表明,与矢量控制、基于扰动观测器的PID控制和反馈线性化控制相比,所提PoFoPID控制具有满意的输出功率稳定效果。最后,基于dSpace进行的硬件在环实验(Hardware-in-loop, HIL)验证了所提方法的硬件可行性。     

基于PMU的同步发电机在线参数辩识研究

针对同步发电机离线参数测量方法不能精确反映发电机运行特性,提出利用相量测量装置PMU实现对发电机运行参数的实时采集,从而实现发电机运行时参数的在线参数辨识。阐述了同步发电机5阶、3阶以及2阶数学模型及参数表示的物理含义;提出了利用PMU实时采集发电机机端电压、电流以及励磁电压、电流,在WAMS系统主站利用GA算法实现对发电机参数的在线辨识。辨识结果证明了发电机参数在线辨识的可行性和有效性,具有较高的理论价值和实际价值。     

改进直接转矩控制在海上风力机模拟中的应用

分析了用于海上永磁直驱同步发电机的风力机模型及其运行特性,采用基于全阶自适应定子磁链观测器和定子电阻在线辨识的改进直接转矩控制技术,实现异步电机模拟风力机输出特性.仿真结果表明,改进直接转矩控制改善了传统直接转矩控制在低速范围内具有较大电流和转矩脉动的缺点,更加适用于低转速的海上永磁直驱同步发电机.     

一种改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法

传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电机的参数变化较敏感。针对这一问题,提出了一种改进的PMSG MP-DTC方法。该方法首先采用全阶滑模观测器在静止坐标系上观测等效反电动势,然后根据观测的等效反电动势和采样的定子电流实现静止坐标系上的定子磁链和转矩预测,从而避免了复杂的坐标变换运算,提高了参数鲁棒性,改善了系统的动态特性。实验结果表明,所提算法有效提高了系统的动态特性和参数鲁棒性,并明显减小了计算负担。     

同步发电机参数辨识方法综述

综述了同步发电机参数辨识的方法，对比分析了这些方法的优缺点，为即将开展的同步发电机参数辨识工作奠定基础。     

虚拟同步发电机的参数设计及在微电网中的应用研究

针对微电网逆变器及其控制展开研究,借鉴了同步发电机的运行特性、控制策略以及电力系统的电压、频率调节器控制结构,将逆变器改造为一台具有同步发电机特性的虚拟同步发电机。借鉴了同步发电机系统的调速器和励磁控制器的基本原理,设计了虚拟同步发电机的调速器和励磁控制器,利用根轨迹法详细分析了各个参数变化对系统稳定性的影响,对系统中的参数进行了整定。提出一种改进的无功-电压下垂控制策略,抵消了线路阻抗对无功均分的影响,有效地提高了负载端电压的稳定性;推导得到一种预同步技术方案,并且对预同步的参数进行了设计。     

独立运行的异步化同步发电机参数优化设计

针对独立供电系统中异步化同步发电机的参数设计问题.依据柴油发电机组中异步化同步发电机的数学模型及最优化理论,使用坐标方式下降法和空间角度二分法下降法相结合的搜索方法进行参数优化.参数优化结果表明:考虑到异步化同步发电机外形尺寸的约束及输出电能质量的要求时,在规定的转差率范围内发电机主要感抗值变化不大;复励变压器的感抗优...