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.     

滑模控制在双馈风力发电机动率耦控制中的应用

双馈风力发电机(DFIG)并网后的功率解耦控制是实现最大风能追踪的关键.针对DFIG的功率解耦控制进行研究,将滑模控制(SMC)与比例积分(PI)控制相结合,得到一种新的双馈风力发电机功率解耦控制策略.控制系统包括PI功率控制环节和滑模电流控制环节.该策略解决了传统的双闭环串级PI控制参数很难整定的问题,同时也提高了整个系统的动态响应和鲁棒性.用PSCAD仿真软件对DFIG并网后的功率解耦控制进行相应的仿真研究,验证该控制策略的正确性.     

基于逆系统内模算法的双馈风力发电系统解耦控制

应用多变量非线性控制的逆系统方法,将双馈风力发电机这一多变量、非线性、强耦合系统精确解耦成有功和无功两个一阶线性子系统。对形成的伪线性系统,引入一种改进型内模控制结构,提高了控制系统的鲁棒稳定性和高阶无静差跟踪性能。仿真结果表明,提出的基于逆系统内模控制策略成功实现了有功、无功的解耦控制和最大风能追踪控制,系统具有更高的控制精度和稳定性。     

双馈风力发电系统的建模与运行特性研究

双馈风力机是一种绕线式异步发电机,可以实现变速恒频运行,提高风能利用率,并减少对电网稳定性的影响。本文对双馈风力系统的结构进行了研究,分析了其实现最大风能捕获的工作原理,建立了风力发电机的数学模型,并分析了基于定子交轴电流和直轴电流的有功功率、无功功率解耦控制的基本原理,然后讨论了双馈风力发电机在两种运行状态的能量流动过程,最后运用Mtlab/Simulink仿真分析了双馈风力发电机的运行特性,验证了理论分析的正确性。     

滑模控制在双馈风力发电机功率解耦控制中的应用

双馈风力发电机（DFIG）并网后的功率解耦控制是实现最大风能追踪的关键。针对DFIG的功率解耦控制进行研究,将滑模控制（SMC）与比例积分（PI）控制相结合,得到一种新的双馈风力发电机功率解耦控制策略。控制系统包括PI功率控制环节和滑模电流控制环节。该策略解决了传统的双闭环串级PI控制参数很难整定的问题,同时也提高了整个系统的动态响应和鲁棒性。用PSCAD仿真软件对DFIG并网后的功率解耦控制进行相应的仿真研究,验证该控制策略的正确性。     

双馈风力发电机有功功率和无功功率的滑模解耦控制

发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频双馈风力发电系统的关键技术。分析了双馈异步发电机的动态数学模型,基于定子磁场定向的矢量控制方案,结合滑模控制与比例积分控制,得到一种有效的双馈风力发电机功率解耦控制策略。应用李雅普诺夫稳定性理论研究系统稳定性,建立了MATLAB/Simulink环境下系统的仿真模型。仿真结果表明,该控制方法能够很好地实现双馈发电机有功功率、无功功率的解耦控制,验证了该控制策略及变速恒频双馈风力发电机系统建模的正确性和有效性。     

双馈感应风力发电系统的无源性控制方法研究

根据交流励磁变速恒频发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了新型的双馈感应风力发电机自适应控制方法。基于双馈感应风力发电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性控制策略,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制。该方法从能量角度分析双馈感应风力发电系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于内模控制的变速恒频双馈风力发电系统

变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统是复杂的非线性、多变量、强耦合系统。为提高系统性能,设计了基于内模控制(IMC)的VSCF双馈风力发电系统的全新控制方法。IMC结构简单,参数单一,能清楚地表明调节参数和闭环响应及鲁棒性关系,从而兼顾快速性和鲁棒性。应用内模原理分别实现了机侧和网侧控制系统耦合量的不同处理,既保证了发电机与电网间的"柔性连接",又能保证输出直流电压恒定且具有良好的动态响应能力。与传统的矢量控制相比,IMC策略具有很好的快速性和准确性。     

风力发电系统中双馈发电机的控制

本文主要研究了变速恒频双馈风力发电系统中的矢量控制。运用定子磁链定向的双馈异步发电机矢量控制能够实现定子侧有功功率和无功功率的解耦控制。     

双馈风力发电系统优化控制

本文双馈风力发电系统,提出了一种基于滑模理论的非线性控制方法,选择风力机转速和最优转速的差值为滑模面,设计滑模控制器。此外,采用定子磁链定向的矢量控制技术,实现有功功率、无功功率的解耦控制。最后,根据风力机最优功率运行曲线,对6k W的双馈风力发电系统进行最大风能追踪控制研究。仿真结果表明,在给定随机风速情况下,风力机能基本保持最佳叶尖速比和最大风能利用系数,最大限度的输出功率,实现最大风能追踪控制,减小机械载荷。     

基于自适应非奇异终端滑模控制的电力系统混沌抑制

在一定条件下,电力系统会产生混沌振荡现象,影响电网的安全稳定运行.对电力系统四阶模型进行混沌振荡的动力学行为分析,并且设计了一种基于自适应非奇异终端滑模控制的控制器.在保证系统实现有限时间内收敛以及不产生奇异性问题的基础上,快速消除了四阶电力系统中的混沌振荡现象.针对四阶电力系统模型中阻尼系数和机械功率通常具有不确定性...     

垂直轴SRG风力发电系统MPPT动态滑模控制研究

以垂直轴风力机与开关磁阻发电机(SRG)为对象,研究了基于风速跟踪的垂直轴开关磁阻风力发电系统MPPT动态滑模控制(SMC)算法。介绍了SMC原理,设计了系统动态滑模控制器,采用Matlab/simulink建立了系统仿真模型,对风速阶跃变化的不同工况进行理论仿真实验。仿真结果表明,所设计的SRG风力发电滑模控制器具有良好的鲁棒性,能使开关磁阻风力发电系统具有良好的动态性能实现风力机最大功率点跟踪,为实际应用提供理论支持。     

采用终端滑模实现多涡卷混沌系统的追踪控制

针对基于滞环非线性多涡卷混沌系统的追踪控制问题,提出了一种终端滑模控制方法,实现了受控混沌系统对给定参考信号的追踪控制。应用李亚谱诺夫稳定性定理证明了所提出控制方法的正确性。仿真结果验证了追踪误差系统的状态首先在有限时间内到达滑模面,然后在有限时间内收敛到原点,实现了追踪控制。     

基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电机研究

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,其在孤网模式下运行时,主控微源对电压和频率的控制能力对于微电网的稳定至关重要。受电力电子器件固有特点的影响,微网孤网运行的稳定性较差。为实现主控微源对交流微网的调节作用,提高交流微电网孤网运行稳定性,在DIg SILENT中搭建了光储系统作为主电源的交流微电网。然后依据虚拟同步发电控制技术和非线性鲁棒控制技术对逆变器设计了虚拟同步发电控制器,在功频控制器中引入扩张状态观测器和终端滑模控制来改善控制性能。通过仿真分析,虚拟同步发电控制在负荷波动和光伏出力波动时能有效调节微网的电压和频率。通过与一般的控制器仿真结果进行对比,基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电控制不仅能实现微网调频调压功能,还能有效提高暂态频率稳定性,增大交流微网惯性。     

多机电力系统自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制

设计了多机电力系统发电机励磁的自适应鲁棒Terminal滑模控制器,将L2增益干扰抑制、自适应逆推法、Terminal滑模控制相结合,可以自适应估计发电机的不确定阻尼系数,对扰动具有鲁棒性。给出了控制器的设计过程。针对2区域4机系统的仿真结果表明,所设计的自适应鲁棒Terminal滑模励磁控制器能够快速抑制功率振荡,有效提高电力系统的暂态稳定性,并保持机端电压的恒定。     

经VSC-HVDC系统并网的风电场反馈线性化滑模控制

以减少风电场并网对电网的影响及提高并网系统鲁棒性为目的,采用基于反馈精确线性化的滑模变结构控制策略对经高压直流输电并网的风电场系统两侧换流站的控制进行设计。首先建立电压源换流器在dq坐标系下的数学模型,然后采用基于精确线性化解耦的滑模变结构控制方法设计高压直流输电系统两侧换流站,解决传统双闭环控制方法调节能力差以及参数整定困难等问题,进一步提高控制系统的抗干扰能力与动态稳定性,最后在Matlab/Simulink中建立经高压直流输电系统并网的风电场仿真模型,对比加入滑模变结构前后的仿真波形图,验证控制系统的各方面性能。     

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。     

基于FPGA-CPU的双馈风电系统异步协同仿真

为实现双馈风电系统的并网及暂态实时仿真，研究了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)与CPU协同仿真的多速率并行实时仿真方法。使用开关函数法对双馈风电系统中“背靠背”换流器建模并进行资源优化，基于PWM均值化原理完成不同步长系统之间的模型分割。利用FPGA运行速率高的优点，以200 ns的步长实现了“背靠背”换流器的小步长仿真。面向有源配电网实时仿真的需求，实现了FPGA与自主研发的实时仿真机(universal real-time experimental platform, UREP)的200 ns/50 并行协同仿真。通过与Simulink离线仿真结果对比，同时分析模型优化前后的FPGA资源消耗情况，验证了协同仿真的实时性与准确性，可为各类风电系统的并网及暂态研究提供技术参考。     

Terminal滑模直驱风力发电变桨控制研究

由于风能的随机性和不稳定性的特点,加大了风力发电机组的控制难度。以直驱永磁同步风力发电机组为研究对象,以风速在额定值以上时使风力机输出功率稳定在额定值为研究目标,针对传统变桨距控制存在力矩抖动大,受干扰严重等缺点,提出一种基于Terminal滑模控制的双模控制方法。所设计的控制器采用Terminal滑模控制,控制策略采用功率和转速同时进行控制。利用Matlab/Simulink为实验平台,搭建Terminal滑模直驱风力发电机变桨控制模型,通过仿真验证,此方法与传统的变桨控制方法比较,有输出功率稳定无抖动、无超调、桨距角的变化更加平滑、抗干扰性强等优点。