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.     

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.     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统强励控制

针对电网电压不平衡造成的双馈风力发电机(DFIG)定子有功和无功功率振荡、电磁转矩脉动、定、转子电流不平衡等问题,提出了一种双馈风力发电系统转子侧变换器强励控制方案。推导了不平衡电网电压下DFIG定子有功、无功功率的二次谐波分量在同步旋转坐标系中的表达式,并以此为依据设计了电压强励补偿环。分析了有功、无功功率,电磁转矩及定、转子电流二次谐波分量之间的关系,采用单一强励补偿控制器对不同控制目标进行切换强励控制。对1.5MWDFIG系统的控制特性研究验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

双馈感应风力发电机组的非线性变结构空载并网控制策略

采用矢量控制结合PI控制来实现双馈感应发电机并网时,电机的各种磁链以及电压电流交叉耦合补偿部分都会降低电网电压跟踪的速度,使动态响应性能不够理想,令超调量增大.本文采用变结构控制与全状态反馈线性化解耦相结合的控制策略,来控制双馈感应发电机组的空载并网过程.在MATLAB仿真模型基础上,从空载并网时发电机定子电压对电网电压的跟踪、并网过渡过程中定转子电流变化情况,和并网后功率调节和最大风能捕获这3个阶段进行了仿真分析.最后将非线性变结构控制器与传统矢量控制外加PI调节控制的仿真结果进行了对比分析.结果表明,采用全状态反馈线性化变结构控制的双馈感应风力发电机组,可以实现发电机的平滑并网,并网效果较好,定子电流对电网冲击小,转子电流实现比较平稳的过渡.并网后,发电机能够有效地进行最大风能捕获,实现变速恒频发电和有功、无功功率的独立调节控制.通过与传统矢量控制的比较分析,可以看出,双馈感应风力发电机组采用状态反馈精确线性化变结构控制器比传统矢量PI控制器对电网电压跟踪速度更快,动态响应更快速、调节时间和超调量更小.     

基于自抗扰技术的感应电机无传感器控制

针对感应电机无传感器矢量控制系统速度估计超调量大,鲁棒性低的问题,基于自抗扰控制理论,设计了速度控制器,有效解决上述问题.所设计的自抗扰速度控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律,前者将扰动作为扩展状态,后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律.该自抗扰控制器不需要直接测量外扰,也不需要知道扰动作用规律,凡是能够应用常规PID的场合,只要能数字化,都可采用.用Matlab搭建系统仿真模型,在dSPACE平台上进行在线实验.实验结果表明该自扰控制器不依赖于外扰数学模型,具有较好的抗扰性,有效降低了速度佑计的超调量.感应电机常用于伺服系统中,系统要求可靠性高,高精度控制,因而此方法的应用前景十分广阔.     

基于RBF神经网络的感应电机自抗扰控制仿真

感应电机在工作过程中,容易受到外界干扰源的干扰,若干扰程度严重会造成电机故障,影响电机运行状态,为了提升感应电机的自抗扰能力,提出基于RBF神经网络的感应电机自抗扰控制方法。建立感应电机数学模型,依据电机损耗分析结果,确定电机内部非线性关系;结合RBF神经网络构建感应电机的控制系统,并将该系统划分成RBF网络辨识器以及自抗扰控制器两个部分,通过二者之间的有效结合,完成感应电机的自抗扰控制。实验结果表明,使用上述方法开展电机自抗扰控制时,响应速度较快,电机电流输出与实际结果之间差距较小,说明其控制性能较好。     

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。     

感应电动机效率优化的自抗扰控制研究

针对现有电动机效率优化控制方法存在控制算法复杂的问题,提出了一种基于改进自抗扰控制器的动态解耦控制策略。自抗扰控制器省去了微分跟踪器,采用线性的扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律,使控制算法得以简化。仿真和实验结果表明,该控制策略在保证电动机轻载运行时效率优化的同时,具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,提高了效率优化过程中电动机转速的动态响应速度。     

电网故障下双馈风力发电机网侧变换器的高阶滑模控制

针对电网故障下对双馈风力发电机网侧变换器的影响,本文采用滑模变结构控制方法,提出了采用增加瞬时功率前馈补偿的高阶滑模变结构控制策略,为此首先简要的分析了双馈风力发电机中双脉宽调制（PWM）型变换器的结构和控制原理,然后根据网侧变换器的数学模型,提出对网侧变换器采用电网电压定向欠量控制,以实现交流侧单位功率因数和直流环节电压控制．提出的方法提高了系统响应速度,克服参数变化和外电压波动的影响．仿真结果表明了该策略的有效性．     

基于时间尺度的感应电机自抗扰控制器的参数整定

自抗扰控制器(ADRC)在感应电机控制中取得了优良的控制效果, 但控制器参数整定比较困难. 本文从时间尺度的概念入手分析ADRC参数整定问题, 通过理论分析得出感应电机的时间尺度, 并结合时间尺度与ADRC参数的关系进行参数整定, 得到了感应电机按定子磁场定向矢量控制的ADRC控制器参数整定方法, 该方法尤其适于多台电机的参数整定. 仿真结果表明该方法可行, 为感应电机ADRC提供了一种参数整定方法.     

Power control of a doubly fed induction generator connected to the power grid

In this paper, the regulation control problem of the active and reactive power at the common connection point between a doubly fed induction generator and the grid is approached. The proposed controller is developed exploiting the passivity properties of the considered model for the control system. It is considered the existence of a wind turbine that delivers a time-varying torque to the generation unit which exhibits a highly nonlinear structure due to the variations of the wind speed. From a theoretical perspective, the main feature of the contribution lies in the fact that it is formally proved that the equilibrium point of the closed-loop system that corresponds to the desired power exhibits practical global asymptotic stability properties. This characteristic is obtained applying well-known theory from the perturbed nonlinear dynamical systems theory. However, in the numerical evaluation of the proposed controller, it is illustrated how these properties are indeed stronger since asymptotic stability is achieved.     

An effective control solution for doubly-fed induction generator under harsh balanced and unbalanced voltage sags

This paper presents a novel control algorithm for the rotor-side converter of Doubly-Fed Induction Generators. The main goal is to endow the system with effective Low Voltage Ride Through capability, under harsh balanced and unbalanced grid voltage sags, without relying on dedicated auxiliary hardware, which is commonly adopted to sustain severe line faults. In this respect, nonlinear control theory arguments are applied to design a controller capable of mitigating oscillations (particularly on rotor currents and voltages) arising during line faults, therefore preventing the system from disconnecting for protection. The proposed solution adopts both feedforward and feedback terms. The former stems from a thoughtful analysis of the system internal dynamics, taking into account the effects of line voltage perturbations, which is exploited to design feasible state trajectories for the generator electromagnetic variables. Specifically, such references do not contain poorly-damped oscillatory modes of the machine natural dynamics, expressed in synchronously rotating frames (such components turn into slowly varying DC ones in a stationary frames). Then, a state feedback unit is designed according to modern saturated control techniques, accounting for constraints on rotor voltage, and steering real variables toward references, where priority given to rotor currents, to avoid rotor-side converter tripping due to overcurrent. In addition, a non standard line voltage reconstruction and dip detection scheme, based on adaptive state observers, is designed, to reliably cope with challenging faulty conditions. Detailed numerical simulations validate the proposed method benefits under severe symmetric and asymmetric dip scenarios.     

风力机的线性变参数主动容错控制

针对风力机具有非线性和参数的不确定性的特征,提出了基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)增益调度的风力机主动容错控制方法,降低故障对机组动态特性的影响.基于LPV凸分解方法,将风力机的非线性模型转化为具有凸多面体结构LPV模型,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMIs)技术对凸多面体各个顶点分别设计满足性能要求的控制器,再利用各顶点设计的反馈控制器得到具有凸多面体结构LPV容错控制器.仿真结果表明,LPV增益调度技术可以成功地应用于风力机系统的容错控制.     

不平衡电网电压下基于量子粒子群并网变流器功率/电流协调控制

在不平衡电网电压情况下,风电系统的不脱网运行会导致系统输出功率出现波动,并网电流出现显著的谐波畸变.由于恒定的输出功率和良好的并网电流质量无法同时实现,对此,提出一种基于量子粒子群(quantum particle swarm optimization, QPSO)优化算法来实现功率/电流协调控制的方案.在电流参考值的...