基于自适应滑模层极值搜索的光伏发电最大功率跟踪方法

保证光伏阵列快速到达最大功率点并且能稳定运行,一直以来是光伏发电研究领域关注的重要问题之一。为此,文中提出了基于参数自适应调整滑模层极值搜索控制的光伏发电系统最大功率跟踪新方法。首先证明了基于滑模极值搜索的光伏发电系统最大功率跟踪控制策略的稳定性;然后提出采用具有更低控制频率及更低控制噪声的滑模层函数代替简单的开关函数。在此基础上,进一步提出了控制参数的自适应调整方法,使得控制系统在具有较好的控制品质的同时,避免了繁琐的人为参数调整。算例证明了所提方法的有效性。     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

基于复转矩系数法的双馈风电机组阻尼转矩建模

为研究转子侧变流器及其控制系统对双馈风电机组阻尼的影响机理，考虑机械转矩、电磁转矩、暂态电势、转子侧变流器控制、电压控制以及角度偏移等环节，构建小干扰状态下机组动态模型；然后基于复转矩系数法，推导双馈风电机组阻尼转矩和同步转矩表达式，得到阻尼转矩与机组振荡频率、风速、机组机械参数、电气参数及控制系统参数有关，转子侧变流器内环、外环控制参数之间相互耦合，共同影响机组的阻尼；最后，通过仿真对所建数学模型进行验证。仿真验证结果表明：在不同振荡频率下，所建模型均具有适用性。     

基于自适应滑模观测器的感应电动机直接转矩控制

将滑模变结构控制方法应用于感应电动机直接转矩控制系统,介绍了一种自适应滑模状态观测器.以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流的测量值与观测值的误差构成滑模面,设计滑模观测器,对转子磁链进行估计.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了观测器是渐近稳定的,导出了转速自适应律.将转速观测值用于感应电动机的无速度传感器直接转矩控制系统,实验结果表明驱动系统具有优良的动、静态控制性能.     

基于改进滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法

基于传统滑模控制策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法存在抖振大、动态时间长等问题,且利用机械方程获取参考转矩时需要实时观测系统负载。为解决以上问题,提出了一种基于改进滑模控制策略的直接瞬时转矩控制方法。在传统滑模面和滑模趋近律的基础上引入状态变量,降低了不同工况下电机的转矩波动和电机动态过程调整时间。为有效避免实时计算电机负载转矩,将负载转矩引起的系统变化映射到滑模面的变化,并在滑模控制器中引入负载转矩观测值自适应律,有效抑制了负载变化时的系统抖振并加快了系统动态响应。通过李雅普诺夫函数证明了改进滑模控制器的稳定性。为了验证所提方法的有效性,进行了仿真和实验,结果表明,该方法在稳态和变速变载工况下具有良好的性能。     

反推滑模控制在电磁耦合调速型风电机组中的应用研究

针对电磁耦合调速型风电机组的风能跟踪中存在的跟踪效果较差的问题,提出了一种基于反推滑模控制的最大风能跟踪控制算法。依据风力机运行特性和电磁耦合器的工作原理建立了电磁耦合调速型调速型风电机组的数学模型,阐述了在该风电机组中最优转矩控制的具体应用方法,并获得参考转矩。最后依据反推滑模控制原理设计分别应用于最大风能跟踪区恒转速区的转矩滑模反推控制器和转速滑模反推控制器,验证了系统的稳定性。与转矩反推控制和传统最优转矩控制相比,该方法能够快速准确地跟踪风速的变化,以最佳叶尖速比运行,更好地实现最大风能跟踪的目标。     

基于模糊滑模控制的风电机组最大风能追踪策略

针对风电机组最大风能追踪问题,采用一种模糊滑模控制策略.该方法首先以发电机转速和电磁转矩作为状态变量建立滑模切换面,获得等效控制律和切换控制律.其次,根据滑模切换面状态,采用模糊规则推理方法柔化切换控制作用,削弱滑模控制抖振,得到模糊滑模控制律.在此基础上,根据风力机的最优运行区域,对1.5 MW风电机组的最大风能追踪控制进行研究,仿真结果表明,该方法能够很好地控制风力机转速准确跟随风速变化,保持最佳叶尖速比和最大功率系数,使风力机输出功率保持在最优运行区域,在实现最大风能捕获的同时,降低机组机械载荷.     

考虑变化湍流风速条件的风电机组改进自适应转矩控制

对于实现风电机组最大功率点跟踪的最优转矩控制,通过适当减小转矩增益可以有效提升风能捕获效率。但现有研究发现,变化的湍流风速条件不仅会改变最佳转矩增益系数,还会影响用于寻优该值的自适应算法的收敛性能,进而导致难以提高甚至降低风能捕获效率的问题。为此,通过分析风速条件变化影响自适应算法的机理,发现了导致该算法搜索方向持续出错而恶化风能捕获效率的风速条件渐变良好场景。在此基础上,提出了考虑变化湍流风速条件的改进自适应转矩控制,通过引入动态风能捕获损失量指标识别出此类场景,结合中断与重启搜索机制,防止自适应算法搜索发散,从而提升风电机组发电效率。最后,基于风电机组传动链模拟实验平台,分析验证所提方法的有效性。     

基于不同可调度热源的风电出力平滑模型

风能具有随机性和间歇性,导致风电出力具有波动性。计及供暖热源机组爬坡速率、发电出力与供暖出力间约束以及热源距离用户的供暖热水管道距离等因素,以等效风电出力波动最小为目标函数,建立基于不同热源机组的风电出力平滑模型。提出利用电力热泵作为补偿热源,将爬坡速率作为热源机组进行出力调节的响应约束,同时将热源距离用户的供暖热水管道距离转化为热水输送时间,作为风电出力调度的关键参量。模拟计算表明：1）新型风电出力调度方法可以有效平滑风电出力;2）基于不同热源的风电平滑效果存在差异,使用抽凝式热电联产机组的调节效果最好     

双馈感应电机稳态无功出力范围的优化算法

随着风电容量的增加,风电机组无功出力对风电系统电压水平和无功平衡的影响更加显著。研究了双馈感应电机(DFIG)稳态无功出力范围和最小有功损耗问题。基于感应电机扩展潮流模型,将风电机组节点功率平衡、转矩平衡和背靠背变流器稳态控制目标作为等式约束,将绕组和变流器电流和容量约束、滑差约束作为不等式约束,以无功出力最大/最小为目标,确定不同机端电压和网侧变流器无功支持下DFIG无功出力范围;以有功损耗最小为目标,确定风电机组内部无功最优分布。算例分析验证了机端电压、变流器容量及其控制目标对DFIG稳态无功特性的影响。     

滑模控制器对永磁同步电机的调速性能研究

对永磁同步电机（PMSM）控制系统的数学模型进行了解耦,将系统分为电气和机械两个子系统,并对子系统分别设计了利用时间变化的滑动面进行电机控制的滑模控制器,在此基础上设计了基于滑模控制器的永磁同步电机调速仿真系统。通过与脉冲宽度调制（PWM）的调速仿真系统的实验结果进行对比可知,基于滑模控制器的永磁同步电机控制系统进行调速时转矩脉动更小,电机转速的超调也更小,证明了这种调速控制系统具有更好的动态调速性能。     

计及变换器输出电压约束的双馈风电机组故障电流特性分析

随着风电等可再生能源在配电网中渗透率的不断提高,准确分析其故障电流暂态特性已成为智能配电网保护与控制的基石。双馈风电机组是当前最主流的风电机型,当电网发生严重故障时,由于转子侧变换器(Rotor side converter,RSC)的容量约束,其转子电压会限幅输出,此时控制特性会迥异于轻度故障工况。然而,已有研究鲜有考虑RSC输出电压约束对故障电流的影响,从而无法准确反映真实的故障电流特性。针对该问题,首先建立了计及电流闭环控制和输出电压约束的双馈风电机组动态模型。在此基础上,推导出RSC输出限幅后转子故障电流的解析表达式。随后,揭示了RSC输出电压约束导致的控制器参数等效限幅特性,并得出闭环控制下的故障电流取决于控制参数的等效限幅值而非其设计值的结论。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了1.5MW双馈风电机组接入电网的仿真模型,仿真结果验证了前述理论分析的正确性。     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

基于双馈风电机组的变下垂系数控制策略

对双馈风电机组采用传统的固定下垂系数控制策略时,不能根据风速的变化自适应调整风电机组的实时可用容量。若下垂系数设定偏小,将导致风电机组过度响应,造成系统频率二次跌落,同时发电机转速不能恢复;若下垂系数设定偏大,将无法充分发挥风电机组的频率响应能力。针对此问题,提出了变下垂系数控制策略,即在低、中风速区,将纯机械减载容量和可利用转子动能的总和作为机组可用容量整定下垂系数;而在高风速区内,则以纯机械减载容量整定下垂系数的策略。仿真结果表明,所提策略可有效提升双馈风电机组的频率响应能力,防止双馈风电机组发生过度响应,有利于双馈风电机组的稳定运行。     

基于深度强化学习的热电联产机组多工况自适应控制

针对热电联产机组受大范围出力工况运行波动性影响，导致汽轮机-锅炉协调控制系统发电负荷-抽汽流量-机前压力整体控制品质较差，提出一种基于多智能体深度确定性策略梯度（MA-DDPG）的多工况自适应控制方法。首先，根据机组非线性动态机理建立计及关键状态参数变化的多个工况子模型，利用积分型函数切换机制获取最优工况子模型；其次，提出一种多智能体同步运行机制，以快速响应、稳定供热及安全运行为协调控制目标来设计奖励函数，通过训练智能体与环境进行互动，不断在线调整多回路增益，实现机组多工况自适应控制。仿真结果表明，与传统控制方法相比，所提方法在保证供热平稳性的同时，有效提升了机组大范围出力工况发电负荷响应速率。     

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真

变桨距型双馈风电机组在并网过程中,转子励磁控制虽然具有良好的定子电压调节效果,但是对转子转速缺乏控制。针对该问题提出了结合变桨距系统调整转子转速,共同完成并网的方案。由于双馈发电机并网前后的控制策略不同,分析了控制系统间无扰切换的方法。采用分开建模、分时仿真的思路建立了风电机组模型,实现了风机并网全过程仿真,研究结果证明了本文所提方案的有效性。     

直驱六相风力发电系统无速度传感器研究

采用六相永磁同步发电机(PMSG)结合双变频器并联方案以提高直驱式风电系统(WECS)的机组容量和可靠性.为消除系统因测速码盘带来的故障,采用无速度传感器矢量控制方案.给出基于模型参考自适应系统的永磁电机转速和转子位置估计方法,提出一种将最优叶尖速法与爬山法相结合的风力发电最佳风能捕获方法.采用六相电机矢量控制策略,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行仿真并在此基础上,设计了一套风电变流器控制系统,实验结果表明,该变流器控制系统具有良好的动、静态控制特性,为整个风电控制系统提供了基础.     

双馈风电机组参与电网一次调频的控制策略

由于现有风电机组不能响应电网频率的变化,不增加电力系统的转动惯量,大规模风电接入将对电网频率稳定性构成威胁。基于双馈风电机组的控制特性,提出一种实用化的风电参与电网调频的控制方法。采用分段控制的方式,要求风电机组在一定的频率范围内参与调频。基于转子动能控制原理,在电网频率上升到该范围时通过吸收部分转子动能减少风电机组的有功出力,实现风电机组的频率控制。最后在电力系统仿真软件中搭建风电调频控制的电网模型并以大规模地区实际电网为例进行仿真,研究风电参与电网调频的作用。仿真结果表明,风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据。     

异步电动机复合滑模直接转矩控制方法研究

针对传统直接转矩控制系统低速时电机转矩和转速波动大的不足,设计了复合滑模直接转矩控制器,该控制器由一积分切换的自适应滑模控制器并联积分环节构成.在Matlab/Simulink下分别建立了传统直接转矩圆形磁链轨迹控制模型和复合滑模直接转矩控制模型.仿真结果验证,与使用传统直接转矩控制算法相比较,该方法能提高系统鲁棒性,在相同仿真条件下转矩和转速的波动明显减小,从而证明了该方法的可行性.     

变速恒频双馈风力发电机的最优功率控制

本文针对风力发电机组的不确定性及多干扰的问题,以追踪最大风能作为有功功率控制目标。提出了采用模糊逻辑推理控制的方法得到低风速时发电机的参考转速,利用自适应最优模糊控制与直接转矩控制相结合的方法来控制发电机的电磁转矩的方案,并且使用Matlab软件对该方案应用于1.5MW双馈型风电机组系统进行仿真研究。仿真结果表明了在风速变化时,发电机实际转速可以很快跟踪最佳理论值,转矩平衡,变速恒频风电机组功率输出具有较好的跟踪效果,系统性能稳定,达到了最优功率的目标。