双馈风力发电系统最大风能追踪滑模变结构控制

针对如何实现双馈风力发电机最大风能追踪(MPPT)问题, 本文采用滑模变结构控制原理和定子磁场定向矢量控制原理, 提出了滑模控制的最大风能追踪方案. 为此首先简要的介绍了定子磁场定向矢量控制的原理, 然后根据风机模型的非线性提出了滑模控制最大风能追踪方案. 此方法实现了双馈风力发电机的有功, 无功功率的解耦控制. 提高风力发电系统转速控制的抗干扰性, 实现了变速恒频控制和最大功率点跟踪的快速和稳定控制, 从而捕 获更多的风能. 最后仿真结果验证本文提出的控制策略的正确性和有效性.     

电网电压跌落下双馈风力发电机的动态响应

随着以双馈风力发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的提高,电力系统对并网风力发电机在电网电压骤降故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了双馈风力发电机组的动态数学模型,搭建了双馈风力发电机组的仿真模型,仿真分析了不同电网故障下,变速恒频双馈风力发电机组的动态响应。利用1.5MW双馈风力发电机进行了不同电网电压跌落下的试验,试验结果验证了系统在电网电压跌落故障下的动态响应特性。     

双馈风力发电机无速度传感器控制研究

间接利用定子、转子电流间的比例关系,分析转子电流和转子位置观测之间的关系,提出了一种基于PQ 功率转子位置观测法的DFIG 矢量控制策略,这种控制策略克服了其他速度观测方式在同步速运行时观测不准的缺陷,具有较宽广的运行范围,能够取得与有速度传感器控制相似的稳态性能。最后构建了DFIG 仿真与实验平台,对所述无位置传感器控制策略进行了仿真与实验验证。仿真结果和试验结果证明了这个控制方法的正确性与有效性。     

基于PR调节器的双馈感应风力发电机控制研究

针对传统的双dq、PI调节器控制策略在不对称跌落下所带来的延时问题,提出了一种基于PR调节器的控制策略:采用功率闭环得到转子侧变换器所需的正序电流给定量,通过抑制电磁转矩二倍频来计算负序电流给定量。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于PR调节器的控制策略很好地解决了延时问题,且与双dq、PI调节器控制策略相比,控制性能更优。     

双馈风力发电机非线性模型预测控制

在现代风力发电厂中, 需对双馈式风力发电机(Doubly fed induction generator, DFIG)进行有效控制来确保高效率和高负荷跟踪能力. 风力发电厂包含很多不确定因素和非线性因素, 传统的线性控制器往往难以奏效. 本文针对双馈式风力发电机的功率控制提出了一种非线性模型预测控制方法. 文中的目标函数考虑了现实约束下的经济因素和设定值跟踪能力, 同时降低机组磨损和机械疲劳. 预测值可基于输入输出反馈线性化(Input-output feedback linearization, IOFL)策略来计算. 仿真实验结果验证了所构造的非线性模型预测控制器的有效性.     

双馈风力发电机的最大风能追踪技术研究

如何提高风能的利用率,实现最大功率点追踪(MPPT)成为世界各国研究的热点。变速恒频(VSCF)双馈风力发电机作为当前风力发电的主流机型,对其MPPT研究更具有较强的现实意义。通过对风力机运行特性的分析,结合目前的MPPT控制方式,提出将模糊控制与改进的变步长扰动法结合来实现MPPT,并通过MATLAB仿真验证该策略的有效性及稳定性。     

双馈风力发电机系统的自抗扰神经网络的励磁控制

在双馈发电机传统控制方式的基础上, 将自抗扰控制技术和BP神经网络相结合结合, 应用于双馈风力发电机并网运行的控制上, 提出了一种新的双馈风力发电机并网运行控制方案. 该控制方案具有内外两个控制环, 内环通过BP神经网络实现双馈风力发电机的转子d-q轴电流控制, 外环通过自抗扰技术实现双馈风力发电机定子侧的有功、无功控制. 由于自抗扰控制器利用一阶跟踪微分器和扩张状态观测器对系统扰动进行动态跟踪补偿, 在此基础上输出双馈电机转子交--直轴电流的参考值, 然后将该参考值作为BP神经网络训练样本的输入, 训练后的BP神经网络可以更好地逼近实际转子电压输出量. 论文设计并实现了该方案的具体控制算法. 仿真测试表明: 该控制方案具有优良的动态性能, 对系统的内外扰动具有较强的鲁棒性, 在没有精确的发电机参数情况下依然可实现并网系统的稳定运行.     

双馈感应风力发电机组的滑模直接电压控制

为解决PI矢量控制动态响应慢且依赖电机精确参数的问题, 本文将滑模控制与空间矢量调制结合, 提出了一种开关频率固定的滑模直接电压控制(SMDVC)方法, 以实现双馈感应电机(DFIG)的电网同步控制. 实验结果表明, 提出的SMDVC方法具有比PI矢量控制更好的动态性能, 即使在电网电压不平衡工况下, 也能较好地控制DFIG定子电压实现对电网电压的精确跟踪.     

不平衡电网电压下双馈感应发电机无源控制

本文以抑制电网电压不平衡所带来的定、转子不平衡电流为目标,提出了一种基于无源化方法的双馈感应发电机不平衡控制策略.首先在分析了正转同步旋转坐标系下的双馈感应发电机正序模型及负序模型无源性的基础上,设计了正、负序模型的无源性状态反馈控制器;然后给出了一种期望状态值计算方法,根据不平衡控制目标得到定、转子电流负序分量的指令值,结合定子电压的正序分量和电磁转矩的期望值计算出定、转子电流正序分量的给定值;最后得到电网电压不平衡条件下双馈感应发电机的无源控制器.仿真结果表明:所提出的控制方案有效地抑制了电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流,降低了输出电磁转矩的波动,提高了双馈感应发电机系统在电网电压不平衡条件下实现不间断运行的能力.     

电网电压不平衡工况下双馈感应风力发电机组的自抗扰控制

本文提出电网电压不平衡工况下双馈感应电机(DFIG)的自抗扰控制(ADRC)方法, 抑制不平衡电压引起的电磁转矩和无功功率波动, 延长风力发电机组的工作寿命. 在正、负序同步旋转坐标系中推导了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩表达式, 计算出消除电磁转矩波动所需的负序转子电流, 将其叠加到正序转子电流参考值上, 以减小电磁转矩波动. 采用ADRC实现对转子电流的有效控制, 减少控制器对发电机精确模型的依赖, 提高控制系统的鲁棒性. 仿真结果表明所提出的控制方案有效地减小了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩和无功功率波动, 同时减小了不平衡电流, 有利于延长DFIG风力发电机组的工作寿命.     

Buck三电平变换器的PWM滑模控制

针对Buck三电平变换器飞跨电容电压闭环与输出电压闭环相互耦合的问题,利用解耦控制技术分别独立地设计控制器对两个闭环进行控制。其中,为了降低对参数变化和负载扰动的敏感性,设计基于PWM的滑模变结构控制器对输出电压进行控制。仿真试验结果表明,与传统PWM控制器相比,该方法在保持对飞跨电容电压进行有效控制的同时能减小输出电压的超调量,缩短调节时间。     

矩阵变换器交流励磁系统的非线性最优控制

传统的矩阵变换器交流励磁控制策略是基于PI调节器的功率解耦控制,但在电网电压出现大扰动时,系统调节时间较长,影响发电机的安全稳定运行.本文基于非线性微分几何理论,证明了双馈电机(DFIG)动态模型满足完全线性化条件,建立了线性化的动态模型,在此模型基础上采用最优控制求出相应控制率,再结合矩阵变换器的间接空间矢量调制策略...     

Buck变换器的离散时间全程滑模控制

针对含有匹配不确定项的线性离散时间系统,设计了一种全程滑模控制器,使系统状态在初始时刻就在切换区内．给出了一种双曲正切离散趋近律,由这种改进的趋近律所设计的控制器不但可以减小系统稳态误差,而且能够削弱系统的抖振强度．将该方法应用在Ｂｕｃｋ变换器的控制器设计中,对Ｂｕｃｋ变换器的电压进行跟踪控制,仿真结果验证了所给控制策略的有效性．     

一种BUCK变换器附加积分定频滑模控制技术

研究表明,将滑模控制技术应用于BUCK变换器时,其所得到的开关频率是不固定的,并且存在滞环滑模技术中的开关频率对噪声较为敏感等缺点.一般在滞环滑模控制系统中加入一个恒定的时间常数电路,或者利用自适应滞环控制技术,但都要引入外部电路,从而增加了电路的功耗.对此提出了一种附加积分项的定频滑模控制技术,通过将二阶标准系统应用到滑模轨迹中,设计了控制器的滑模系数;分析了引入附加积分对控制器性能的影响;为滑模控制器设计了指数趋近律,改善了趋近运动的动态品质;并利用MATLAB仿真验证了所提出的方法,证实了其在DC-DC变换器中具有较强的实用性.     

Buck变换器的改进型互补滑模控制

针对Buck变换器系统中存在匹配和不匹配干扰的问题, 本文提出了一种基于干扰观测器(DOB)的改进型互补滑模控制(CSMC)策略. 首先, 建立存在多重干扰的Buck变换器数学模型, 将模型改写为标准二阶积分型控制对象, 将式中干扰统一为匹配干扰和不匹配干扰. 其次, 设计2个DOB分别估计匹配干扰和不匹配干扰, 实现有限时间内跟踪干扰信号, 以抵消各种不确定性对系统的影响. 然后, 设计互补滑模面, 提出基于等效控制的改进型互补滑模控制律, 保留边界层内鲁棒性的同时, 提升控制器的动态性能, 减小静态误差, 拓宽边界层参数选择范围. 最后, 基于李雅普诺夫理论证明所提出控制器的稳定性. 数字仿真表明, 提出的改进型CSMC控制器结合DOB的总体控制方案能够有效抑制系统匹配和不匹配干扰, 同时获得更快的收敛速度以及更高的跟踪精度.     

Buck直流变换器的滑模变结构控制研究

研究了Buck滑模变结构控制系统的滑模面函数和控制函数,分析了系统具有最大广义滑模区域及理想稳态输出特性的等效控制条件。使用PSIM仿真软件对Buck滑模变结构控制系统进行仿真研究,并与常规线性控制进行比较。仿真结果表明,滑模变结构控制在快速性和抗干扰性均优于常规线性控制。     

双馈风力发电机功率解耦的非线性控制研究

针对传统矢量控制双馈风力发电机动态解耦不佳现象及电机参数依赖性问题,提出基于滑模变结构控制和反馈线性化控制的非线性控制策略。分别对两种策略的控制原理和优缺点进行了详细分析。在PSCAD环境中,将非线性控制策略应用于DFIG矢量控制中,建立其系统模型。仿真结果表明：提出的两种策略均能实现双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率解耦。对仿真结果进行对比分析,发现基于滑模变结构的系统有较好的解耦效果,较强的全局鲁棒性,控制效果优于反馈线性化控制,为双馈发电机励磁控制系统的设计奠定了理论基础。     

异步电机反馈线性化二阶滑模定子磁链观测器设计

为了提高异步电机定子磁链的观测精度,提出了基于反馈线性化的二阶滑模磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到异步电机直接转矩控制中.为更准确的观测磁链,选取转子磁链为系统输出,运用微分几何理论将异步电机系统的输入/输出线性化,得到以转子磁链为输出的异步电机反馈线性化模型.在此基础上设计基于Super-twisting算法的二阶滑模转子磁链观测器,实现对转子磁链的准确估算,并对所设计的观测器进行稳定性分析.然后再利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.将该观测器用于异步电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真与实验结果验证了该方法的可行性和有效性.