双馈电机系统滑模变结构反演控制的研究

应用滑模变结构理论和反演控制方法设计了双馈感应电机的非线性控制器.该控制器结合反演法的动、静特性优良和滑模变结构控制鲁棒性强的优点,可以良好地实现电机转速的跟踪控制.针对电机转矩给定控制,提出了一种复合控制算法,有效地提高了系统动态性能和静态精度.对于所提出的控制策略予以详细推导,并在Matlab/simulink环境下进行了仿真试验.仿真结果表明,该控制策略能够实现双馈电机转速的有效跟踪,系统具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性.     

一种双馈风力电机网侧变流器控制策略的研究

根据双馈风力发电机的运行特点,设计了网侧三相电压型变流器.在分析变流器数学模型的基础上.采用解耦控制,前馈控制和双闭环控制,实现了能量的双向流动.实验结果与理论分析表明,具有双闭环控制的网侧变流器能够有效地稳定直流侧电压,并能很好地控制网侧电流,整个系统具有良好的静态和动态特性.     

双馈感应电机间接转矩控制策略的研究

研究了间接转矩控制策略应用于双馈感应电机。首先给出了双馈电机的数学模型,磁链与转矩的计算采用电流模型,可以避免积分误差。然后给出了间接转矩控制策略的详细推导过程。最后采用M atlab仿真软件对该系统进行仿真试验,验证了该方法的可行性与有效性。仿真结果表明该系统结构简单,计算量小,响应时间小,控制准确。     

双馈感应电机最大功率跟踪鲁棒滑模控制设计

变速恒频风力发电技术已广泛用于实际风机中,其中一个经典问题即最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。针对双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)设计了一款基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer Based Sliding-Mode Control,POSMC)来实现MPPT。所提控制器将扰动观测器和滑模控制(Sliding-Mode Control,SMC)相结合,从而大幅提高了DFIG的鲁棒性。首先,应用扰动观测器对系统扰动(发电机非线性、参数不确定和随机风速)进行在线估计。随后,通过SMC对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下的控制全局一致性以及各类不确定环境下的鲁棒控制。最后,POSMC无需精确的DFIG系统模型,仅需测量转子角速度和定子无功功率,易于实现。进行了三个算例研究,即阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性。仿真结果表明,与矢量控制(Vector Control,VC)、反馈线性控制(Feedback Linearization Control,FLC)和SMC相比,POSMC在各类工况下均可捕获最大的风能并具有最强的鲁棒性。     

双馈感应电机风电场对电网电压的影响

介绍了双馈感应电机(DFIG)的数学模型,分析了风电场并入电网后对电网静态电压的影响因素,包括风电场输出功率、风电场接入点以及风电场功率因数等因素。以洋前风电场并入湛江市电网实际工程为例,将风电场等效为PQ节点,仿真研究了风电场输出功率、风电场接入点以及风电场功率因数对电网静态电压的影响;仿真结果证明了理论分析的正确性。     

基于转子电流偏差角的双馈感应电机速度观测

提出一种基于转子电流偏差角的双馈感应电机（DFIG）闭环速度观测方案。相比基于定子磁链或基于转子电流的模型参考自适应系统（MRAS）速度观测方案,该方案所构造的速度观测器不仅具有较好的线性化控制特性,而且其前向控制增益不受双馈感应电机转子电流量值的影响,从而使得所设计的DFIG无速度传感器控制系统具有较好的动态响应特性。2 MW双馈感应电机的仿真试验,不仅验证了该无速度传感器控制策略的正确性,而且通过与基于转子电流MRAS无速度传感器控制策略的对比表明,该控制策略具有较好的动态响应特性。     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。     

级联式无刷双馈感应电机稳定性及其控制系统的研究

在分析级联式无刷双馈感应电机的数学模型的基础上 ,以小信号线性化增量模型为手段 ,根据李雅普诺夫稳定判据得出其稳定性的条件 ;而后对级联式无刷双馈感应电机矢量控制系统进行了仿真研究 ;最后分析了控制系统在典型工况下的动、静态品质。实验结果证明了其完全可以达到与直流电机控制系统的性能以及仿真分析的正确性。在国内首次研制成功该类电机矢量控制系统样机。为级联式无刷双馈感应电机进一步广泛应用于风力、水力变速恒频发电等领域 ,奠定了一定的理论和实践基础     

双馈感应电机双侧直接转矩控制

研究了一种新的双馈感应电机的直接转矩控制策略.不同于传统的仅控制转子侧变流器的控制方法,应用的控制策略是同时控制电机的定子侧与转子侧变流器,进而控制定转子磁链与转矩.采用MATLAB仿真软件对该系统进行仿真试验,验证了该方法的可行性.仿真结果表明该系统结构简单,计算量小,响应时间小,控制准确.     

基于群灰狼优化算法的双馈感应电机最优控制

设计了一种新颖的群灰狼优化算法(Gathered Grey Wolf Optimizer, GGWO),用于整定双馈感应电机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)的比例-积分控制器(Proportional-integral, PI)最优参数,从而实现变风速下的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)并提高系统的故障穿越能力(Fault Ride-through, FRT)。GGWO在原始灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)的基础上引入分组机制,将灰狼分为相互独立的合作狩猎组和随机侦察组。其中,随机侦察组中的灰狼负责进行广泛的全局搜索,而合作狩猎组的灰狼实现深度的局部探索。同时,设计狼群间的角色互换机制,可根据当前适应度函数,在下次迭代中对不同分工的狼进行角色互换,进而平衡全局搜索和局部探索的矛盾。通过阶跃风速、随机风速和电网电压跌落三个算例对GGWO的优化性能进行了研究。仿真结果表明,与遗传算法、粒子群算法、飞蛾扑火算法和GWO相比,所提算法具有更好的全局收敛性、MPPT精确性和FRT能力。     

感应电动机系统的变结构反推控制研究

感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算，转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响，而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响，因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制，设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算，通过一定的坐标变换，基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪，同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性，通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。     

永磁同步电动机调速中的反推控制

提出了一种基于非线性控制策略的反推控制,改善了传统PID控制对非线性控制效果不理想的缺点.设计的反推控制可以实现永磁同步电动机速度跟踪控制,保证系统具有良好的速度跟踪性能.仿真结果表明,该控制方法比传统PID控制更具有有效性.     

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。     

自适应Backstepping在永磁同步电动机速度跟踪控制中的应用

把自适应Backstepping应用于具有不确定参数的永磁同步电动机速度跟踪控制中,系统设计实现了定子电阻、粘滞系数和负载的实时估计,能够在系统参数发生变化时保证控制系统的快速速度跟踪。并证明了系统跟踪误差和参数的全局一致收敛。最后通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。     

无速度传感器永磁同步电机反推控制

提出了一种估算永磁同步电机转子角速度的降维线性Luenberger算法,该算法利用永磁同步电机定子交轴电流和转速方程构造观测器,实时估算电机的转子角速度。此观测器简单易行,通过特征值的配置可以获得快速的收敛速度;同时,采用反推控制策略来设计系统控制器,使系统具有良好的速度跟踪和转矩响应。Matlab的仿真及实验表明系统设计的有效性和可行性。     

永磁同步电机驱动系统的反步与无源协调控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,只利用信号控制器或能量控制器难以兼顾良好的动态特性与较低的能量损耗,提出了基于信号与能量的协调控制策略。首先,利用反步法设计信号控制器,以加快系统的动态响应。然后,从能量的角度出发,利用无源控制中的Euler-Lagrange(EL)模型设计能量控制器,以降低系统稳态运行时的能量损耗。进一步设计协调函数,将信号控制器与能量控制器进行协调,从而构成协调控制器。另外,当负载转矩未知时,设计了负载转矩观测器用来估计负载转矩。在MATLAB/Simulink平台上对所设计的协调控制系统进行了仿真,仿真结果表明,所提出的协调控制策略能够充分结合信号控制器和能量控制器的优点,获得良好的动态和稳态性能,减小PMSM损耗。     

基于自适应反步法的感应电机效率优化控制

电机的最小输入功率法是一种有效的效率优化方法,该方法是在保证电动机输出性能不变的前提下,尽可能地降低电机的功率,从而提高电机的稳态运行效率。因此,设计了一种基于自适应反步控制器的效率优化控制方案,使其误差系统在原点隐定。仿真结果表明,在轻载情况下该方案不仅具有良好的转速跟踪效果,而且提高了稳态运行效率。     

感应电机矢量控制系统无速度传感器控制方案研究

对感应电机矢量控制系统无速度传感器控制方案的研究进行了分类.在对当前研究中的几种有代表性的控制策略进行介绍的同时,分析了各方案的优缺点,并简单讨论了电机参数变化对速度算法和控制系统性能的影响及改进措施.最后,就当前的研究热点问题和发展方向提出了一点设想.     

感应电机的逆系统方法解耦控制

针对感应电机这一多变量、非线性、强耦合的控制对象,应用逆系统方法,将感应电机转速与转子磁链解耦成2个二阶子系统。在此基础上,运用线性系统理论对其进行控制。仿真结果表明这种基于逆系统方法的反馈线性化控制策略可实现感应电机的高性能控制。     

基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制

提出一种基于转子电流的模型参考自适应系统(MRAS)的双馈感应电机(DFIM)无速度传感器控制方法.首先建立了基于定子磁链定向的DFIM矢量控制模型,实现了电机转速/转矩控制和有功/无功功率解耦控制,然后采用基于MRAS的转速辨识方法,将测量得到的转子电流作为参考模型,通过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应模型,用PI闭环控制构造转子位置和转速信息.为验证理论分析的正确性,以50 kW的DFIM为例设计了一套控制系统.通过电动机运行工况下的空载变速实验和发电机运行工况下的功率控制实验,估测转子位置和转速在不同转速和功率工况下都能准确跟踪实际值.仿真和实验结果表明系统能实现对DFIM无速度传感器控制,证明了所提出的方案的可行性.