基于无源性的双馈感应发电系统自适应控制方法研究

根据交流励磁变速恒频(VSCF)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发电机自适应控制方法。基于双馈感应电机Euler-Lagrange系统模型，设计本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)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。针对实际运行时发电机参数具有不确定性的问题，将PBC方法与自适应控制相结合，不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪，并可有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析双馈感应发电系统，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。     

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。     

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.     

无刷双馈风力发电系统变阻尼无源性控制

在风速随机、间歇且不确定的风电场中,为实现风力发电机组最大输出功率的跟踪控制,使风力发电系统根据变化风速调节风机转子转速以达到跟踪控制目标。基于无刷双馈风力发电机abc三相静止坐标数学模型推导出电机三套绕组在α-β两相静止坐标系下的电压方程,并构建电机的欧拉-拉格朗日模型。从能量角度分析了无刷双馈风力发电系统中电气子系统与机械子系统的无源性,并设计无源性转速调节控制器。为降低电机变化参数对控制系统的干扰,在无源性控制器中注入变阻尼项以改善系统动态响应。为了验证该控制策略的有效性,结合矢量控制和恒阻尼注入在Matlab/Simulink平台上进行建模仿真对比,仿真结果表明该控制策略可快速跟踪转速期望值,具有更好的鲁棒性和动态响应。     

基于无源性的同步电机自适应滑模控制方法

利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现同步电机的全局稳定和转矩、转速跟踪控制.建立了同步电机的Euler-Lagrange模型;在此基础上利用无源性滑模控制方法构建转矩、转速动态跟踪控制器,在非线性负载时变未知情形下,实现了转子磁链、转速的期望轨迹渐近跟踪;针对实际运行时同步电机参数具有不确定性的问题,...     

双馈感应风力发电系统直接功率综合控制策略

为了提高双馈感应风力发电机（DFIG）控制系统动态响应速度,提出一种基于电网电压定向直接功率控制（DPC）的双馈风力发电运行综合控制策略,实现了与矢量控制相同的无冲击电流并网及有功、无功解耦控制功能,建立了基于直接功率控制的双馈风力发电机空载并网、稳态运行及电网发生故障情况下低电压穿越的控制模型,并在3kW的双馈风力发...     

双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析

随着风电穿透功率的急剧增加,风力发电对地区电网稳定性的影响不容忽视,双馈式风电系统低电压穿越技术的研究成为热点问题。介绍了欧洲部分国家低电压穿越的标准,详细分析了双馈感应发电机在电网电压跌落时的暂态特性,总结和分析了双馈式风力发电系统低电压穿越功能的实现方案,并对双馈式风力发电系统低电压穿越技术的发展趋势进行了展望,指出在风电场规划设计阶段,必须慎重选择并网点,同时定制具有相应低电压穿越能力的风机。     

基于神经网络的双馈感应发电机滑模控制

针对不平衡电网下双馈感应发电机运行不佳的问题,将神经网络控制和二阶滑模控制相结合构成的神经网络滑模控制器运用到双馈风力发电机的直接功率控制中。设计了二阶滑模控制器,二阶滑模能够有效地削弱传统滑模控制的抖振;接着,设计了径向基神经网络对系统的不确定部分进行逼近;最后,基于李雅普诺夫稳定性定理推导了神经网络权值更新律,证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明所设计控制策略能对有功、无功功率及其定子电流进行有效控制,削弱了传统滑模控制中的抖振。     

双馈感应发电机空载并网的高阶滑模控制策略

围绕双馈感应发电机(DFIG)空载并网问题,将基于矢量控制的电网电压定向技术应用于双馈风力发电的并网发电上,提出一种基于电网电压定向的高阶滑模控制的空载并网控制策略。从分析DFIG的运行特性入手,研究了空载并网控制原理,基于DFIG的空载数学模型,提出了具有鲁棒性的高阶滑模空载并网控制器。对DFIG并网前后的整个过程进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的策略是一种较理想的空载并网方式。     

感应电动机无源性控制方法研究

从控制的角度,针针对高性能感应电动机转矩、速度、位置跟踪控制中的稳定性、鲁棒性、自适应性等问题,结合近年来为解决这些问题所提出的无源性控制方法和理论进行了系统地综述和分析,指出了现有各种方法的优缺点,并提出了今天无源性控制方法的研究方向.     

双馈风力发电系统终端滑模控制研究

针对双馈风力发电系统最大风能跟踪与功率解耦问题,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦.考虑建模误差和系统参数变化等影响,利用核岭回归支持向量机(SVM)方法来辨识逆系统,并在线调整自适应参数,对解耦后的双馈发电机系统设计终端滑模控制器.分析结果表明,系统状态实现了有限时间收敛,具有较好的动态特性,且有功功率和无功功率实现了解耦控制.仿真结果验证了该方法对双馈风力发电系统控制的可行性和有效性.     

基于无源性与自适应降阶观测器的双馈风力发电机控制

提出一种基于无源性与自适应降阶观测器的双馈风力发电机非线性控制方法。建立了双馈感应电机（doubly-fed induction generator,DFIG）的欧拉方程,将其分解为电气和机械2个无源子系统的反馈并联,在设计控制器时只需考虑电气子系统,简化了控制算法。采用非线性分析方法建立电流误差方程,设计了DFIG的转矩与转速控制器,推导出转子电压控制量。基于模型参考技术设计自适应降阶观测器辨识电机转速,并给出了速度辨识律,观测器的增益通过极点配置得到。仿真结果表明,所提出的无源性控制和自适应降阶观测器具有良好的动、静态性能;无源性控制能够实现定子侧有功、无功功率的独立调节;与传统矢量控制相比,无源性控制简化了控制算法,对电机参数及负载扰动具有很好的鲁棒性。     

双馈风力发电系统无速度传感器控制

变速恒频风电系统中,速度传感器的使用降低了双馈发电系统的可靠性.提出了一种基于坐标变换方式的双馈电机无速度传感器控制策略,利用电流、电压估算转子磁场的位置.为了验证该方法的正确性,使用DSP控制芯片构建了双馈风力发电实验系统,该系统无需增加额外的设备,算法简单易行,实验结果表明所提出的控制方法能够准确观测转子角度.     

双馈感应发电机无锁相环直接功率控制

直接功率控制(DPC)策略由于实施结构简洁、响应速率快等优势,在新能源发电领域得到了广泛的应用,因此提出基于两相静止坐标系的双馈感应发电机(DFIG)无锁相环DPC策略。针对两相静止坐标系中DFIG有功、无功功率动态方程的参数时变特性,构建了DFIG的有功、无功励磁电压2个可控量,并将含有交流电压系数矩阵的DFIG有功、无功功率动态方程变换为常系数动态方程,简化了控制系统设计,并根据DFIG的转子位置角,DFIG转子励磁电压与有功、无功励磁电压间的转换。利用简单线性调节器,即可完成对DFIG有功、无功功率的解耦控制与无差跟踪。最后,通过试验验证了所提控制策略的有效性和频率适应性。     

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.     

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.     

双馈感应电机的自适应终端滑摸控制研究北大核心

为了提高双馈感应发电机(DFIG)滑模控制对抖动的抑制能力,增强抗干扰性能,提出一种新的自适应终端滑模控制策略,增益参数根据滑模面的绝对值进行动态调整,通过调节瞬时有功和无功功率,实现涡轮变速控制,保证高质量电力供给。研究了自适应终端滑模控制算法,给出了DFIG动力学模型。新设计的风力发电转换系统的转子侧使用自适应终端滑模控制,网侧使用直接功率控制。与常规SMC方法进行了实验对比,显示终端滑模控制器的自适应特性能保证更好的瞬态响应,能有效抑制干扰。验证了所提出的自适应终端滑模控制的鲁棒性、稳定性和有效性。     

双馈式风力发电系统实时数字仿真研究

为了研究大容量双馈式风力发电系统的运行控制特性,根据双馈式感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)动态数学模型,采用典型控制策略,分别在PSCAD/EM TDC、RTDS仿真平台下建立了4.5 M W双馈式风力发电机系统的动态模型。在此基础上,对风力发电系统在不同风速下的运行控制特性进行了仿真研究。仿真分析结果表明,所建立的大容量双馈式风力发电系统有较好的动态响应与控制特性,与理论分析相吻合。     

基于撬棒并联动态电阻的自适应双馈风力发电机低电压穿越

当电网故障引起电压跌落时,为防止大装机容量风电场的风机脱网,双馈风力发电机(DFIG)多采用Crowbar电路来实现低电压穿越(LVRT)。传统Crowbar电路采用固定阻值的电阻,很难兼顾对转子电流和直流母线电压的抑制以及对Crowbar的投入工作时间的控制。针对传统Crowbar的不足提出了一种基于Crowbar并联动态电阻的双馈风力发电机低电压穿越方案,制定了该方案的自适应控制策略以及其阻值的整定方法。仿真分析不同跌落深度下所提方案的LVRT特性,并与改变IGBT的导通脉宽的变电阻Crowbar方案进行了比较,结果表明带并联动态电阻Crowbar方案的LVRT效果较好,不仅兼顾了对转子过电流和直流母线过电压的抑制,而且在电压深度跌落时可缩短Crowbar的投入时间,有利于系统电压的恢复。     

变速恒频双馈风力发电功率偏差控制技术研究

变速恒频双馈风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.在分析交流励磁变速恒频双馈发电原理及双馈电机数学模型的基础上,阐述了一种新颖的基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电系统功率偏差控制策略,并在实验室3 kW变速恒频双馈风力发电系统模拟系统上进行了实验研究,实验结果表明了该算法的有效性.