双馈风电机组的非线性变结构功率解耦控制

双馈异步电机的传统矢量控制中,其转子侧的反电动势引起的电压交叉耦合补偿项会使控制器无法实现对系统有功无功的完全解耦控制,且传统矢量控制过于依赖电机参数,导致其控制性能对电机参数变动和外界扰动比较敏感。为此,采用精确线性化理论的解耦控制方法,以更准确地反映双馈异步电机的时变强耦合的高阶非线性系统特性;又考虑到双馈异步风力发电机组运行于风速不可控且随机性较强的环境中,而传统PI控制器的调节过程相对滞后且超调量较大,影响动态响应特性,所以采用动态响应特性较好且对外界干扰和参数摄动具鲁棒性的滑模变结构控制理论来设计控制器。仿真结果表明,所提解耦控制方法可以实现定子有功无功的完全解耦和鲁棒控制,且控制器有良好的动态调节性能。     

双馈发电机网侧PWM高阶滑模控制研究

针对双馈发电机的参数变化及外部扰动对网侧PWM的影响的问题,传统PI调节在响应速度,控制精度上表现并不令人满意。由于滑模变结构控制对外部干扰及内部参数变化鲁棒性强,文章提出采用高阶滑模变结构控制网侧PWM对PI控制器进行改进。首先介绍了双馈发电机网侧PWM部分的数学模型,提出高阶滑模变结构策略对其控制。仿真结果可以得出,与PI控制器相比,高阶滑模控制器在应对外部干扰及内部参数变化时能够快速调节直流母线电压,表现出优良的动态特性。     

基于优化模糊PI控制的DFIG矢量控制系统研究

为了获得最大的风能转换率,研究了双馈异步风力发电机基于定子磁链定向的矢量控制技术,考虑风力发电的不稳定性,将传统PI控制器与改进的模糊算法相结合,设计了风力发电系统优化模糊PI控制器,不仅实现了系统输出功率的有效解耦,而且提高了风能转换率。通过建立双馈风力发电系统的仿真模型,对传统PI控制,模糊PI控制和优化模糊PI控制三种方式进行仿真对比,结果证实采用优化模糊PI控制的双馈风力发电系统能达到更好的控制效果。     

双馈风力发电系统负载并网滑模控制

实际运行中电机参数的变化及电网电压波动等外部扰动的出现,会严重影响系统并网性能。为了实现双馈风力发电机平滑接入电网,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种负载并网控制策略。仿真和实验结果表明:在负载并网滑模控制下,双馈风力发电机并网时冲击电流较小,控制策略是可行的;与传统PI控制相比,本控制策略稳态误差近似为零,能有效抑制电机参数扰动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的鲁棒性。     

无源高阶终端滑模控制双馈风力发电系统

为了简化双馈风力发电系统模型并且使得系统具有抗干扰的特性,依据无源性理论和滑模控制理论从能量和鲁棒性的角度研究了变速恒频双馈风力发电系统.首先建立了基于Euler La-grange (EL)方程的双馈风电系统数学模型,使得双馈风电系统分解为电气和机械两个无源子系统的反馈互联.在设计控制器时只需考虑电气子系统,而机械子系统是一个能量耗散系统,通过选择适合的参数可以保证稳定,因此简化了控制算法.针对速度环响应速度慢,鲁棒性差的问题设计了高阶非奇异滑模速度控制器.仿真结果表明了所提控制算法简单有效,能够保证风力发电系统输出恒定频率的同时,电机转速也能快速的跟踪参考转速,提高了整个系统的动静态性能.     

永磁直驱同步风力发电机滑模控制研究

介绍了永磁直驱风力发电系统控制研究。针对传统矢量控制中PI控制器存在参数不易整定,对外界扰动及参数摄动鲁棒性差的问题,引入了滑模变结构控制器。为了减小滑模控制中的抖振现象提高系统的动态品质,提出了一种基于变速变指数趋近律的滑模变结构控制策略。为了使变速变指数趋近律在大幅度削弱抖振的同时,依然使系统具有较强的鲁棒性,对滑模增益进行分段设计,得出基于变增益变速变指数趋近律的滑模变结构控制器。最后在永磁同步风力发电矢量传统线性PI控制的基础上,结合上述滑模变结构控制策略在Matlab/Simulink环境下进行了仿真实验,仿真实验验证了新型滑模控制策略的优越性。     

双馈感应发电机空载并网的高阶滑模控制策略

围绕双馈感应发电机(DFIG)空载并网问题,将基于矢量控制的电网电压定向技术应用于双馈风力发电的并网发电上,提出一种基于电网电压定向的高阶滑模控制的空载并网控制策略。从分析DFIG的运行特性入手,研究了空载并网控制原理,基于DFIG的空载数学模型,提出了具有鲁棒性的高阶滑模空载并网控制器。对DFIG并网前后的整个过程进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的策略是一种较理想的空载并网方式。     

双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统比例谐振控制

双级矩阵变换器(two stage matrix converter,TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容。鉴于此,引入TSMC作为双馈风力发电系统的励磁电源,建立了基于定子磁链定向的双馈风力发电控制系统。同时,结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,设计了转子侧变换器PR控制策略。研究发现:该方法通过将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到静止坐标系下进行调节,能实现双馈发电机有功、无功功率的独立调节;与采用PI控制器的矢量控制相比,该控制策略无需多次坐标变换,简化了控制算法;控制模型不存在耦合项和前馈补偿项,提高了系统的鲁棒性;采用该控制系统能够改善系统输出电流质量。仿真与实验结果表明TSMC励磁双馈风力发电系统的PR控制具有良好的动、静态性能。     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

基于模糊控制的双馈风力发电空载并网技术研究

对于采用双馈电机的变速恒频风力发电系统,多应用矢量变换方法和PI控制器进行控制,此控制方法依赖于电机参数。将模糊控制技术引入双馈风力发电控制系统。以提高系统的抗发电机参数扰动性。采用Matlab/Simulink建立了各单元模型并进行仿真。仿真结果表明:所设计模糊控制器在空载并网控制中具有很强的鲁棒性和适用性。