基于逆系统理论的风力发电功率解耦控制

应用多变量非线性控制的逆系统控制理论,对双馈型变速风力发电系统的有功功率和无功功率进行了解耦控制.在双馈感应发电机状态方程的基础上,将其分解为有功功率和无功功率两个线性子系统,并应用该线性系统理论进行了综合.对整个风力发电系统进行了仿真研究,其结果表明,双馈型变速恒频风力发电系统不仅能够实现最大风能捕获,而且能够独立提供无功功率,这也验证了该解耦控制策略的有效性.     

双馈风力发电机的精确线性化解耦控制

针对基于近似线性化模型的双闭环矢量控制稳定性差、抗扰能力弱的缺点,应用多变量非线性控制理论,对并网型双馈风力发电机进行了精确线性化解耦控制研究.在建立双馈发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将双馈发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统,并运用内模控制理论对其进行综合以提高系统的鲁棒性,提出了并网型双馈风力发电机的逆系统内模控制策略,并进行了实验验证.结果表明,该控制策略可以实现双馈发电机有功功率和无功功率的完全解耦,并具有更高的控制精确度和稳定性.     

基于模糊控制的双馈风力发电功率解耦研究

对于变速恒频风力发电系统,采用基于定子电压定向的矢量控制简化双馈发电机模型,并在此基础上确定了最大风能捕获的控制策略.为了提高系统的鲁棒性和动态响应速度,将模糊控制技术引入双馈风力发电系统有功功率和无功功率解耦控制中.将功率控制系统分解为有功功率子系统和无功功率子系统,从而建立了风力发电机组完整的功率控制模型.采用Ma...     

基于变结构控制的交流励磁变速恒频风力发电机励磁控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的特点,将矢量控制技术应用于双馈发电机励磁控制.双馈异步发电机的数学模型在m-t坐标系下,是一个非线性耦合系统.引入逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统.设计伪线性系统的变结构控制律.建立双馈发电机的励磁控制仿真模型.仿真结果表明,矢量控制与变结构控制相结合的控制策略能够实现系统输出有功功率、无功功率的独立解耦控制.变结构控制与PI控制相比,具有更好的动态响应性能.     

基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统

建立了基于变换器励磁的双馈感应电机的变速恒频风力发电功率控制系统的模型.将现代控制理论中的自抗扰控制引入双馈感应发电机有功与无功功率的解耦控制,将有功功率与无功功率的控制作为两个独立的子系统进行设计.该系统不仅能够跟踪风轮的最佳转矩速度曲线实现最大风能捕获,还能够独立提供电网无功功率.仿真结果展现了基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统的优良特性,验证了控制策略的有效性.     

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。     

基于变结构控制的交流励磁变速恒频风力发电机励磁控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的特点,将矢量控制技术应用于双馈发电机励磁控制。双馈异步发电机的数学模型在m-t坐标系下,是一个非线性耦合系统。引入逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。设计伪线性系统的变结构控制律。建立双馈发电机的励磁控制仿真模型。仿真结果表明,矢量控制与变结构控制相结合的控制策略能够实现系统输出有功功率、无功功率的独立解耦控制。变结构控制与PI控制相比,具有更好的动态响应性能。     

双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与仿真

双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术, 在分析双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制规律的基础上, 给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案.对双馈发电机的有功、无功功率解耦控制进行仿真研究,验证了有功、无功功率解耦控制方案的有效性和可行性,为MW级变速恒频双馈风力发电机组励磁变换器的研制奠定了基础.     

基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制

将矢量控制技术、逆系统方法、变结构控制技术相结合,提出了一种新的变速恒频双馈风力发电机空载并网控制策略.双馈异步发电机的数学模型在m一t坐标系下是一个非线性耦合系统.采用逆系统方法将转子电压方程线性化解耦,构造出伪线性系统;然后,设计伪线性系统的变结构控制律;利用Matlab软件搭建了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,进行仿真分析.仿真结果表明,所采用的控制策略能够完成发电机平滑接入电网,并网运行效果理想,实现了定予输出有功与无功功率的独立调节.与PI控制方案相比,变结构控制方案具有更好的动态响应性能.     

基于模糊神经网络电力系统无功功率控制研究

为了能够提高对电力系统无功功率的控制稳定性,利用模糊神经网络控制技术对双馈发电系统的无功功率进行了控制研究。分析了电子系统中双馈发电系统的数学模型,研究了模糊神经网络算法,进行了基于模糊神经网络的双馈发电系统无功功率的控制仿真。从仿真结果可以看出,模糊神经网络控制技术具有较好的控制精度和控制稳定性,可以有效地对双馈发电系统进行控制。     

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。     

基于逆系统方法的双馈风力发电系统内模控制

针对双馈风力发电系统采用的基于近似线性化模型的分离控制方法存在系统动态性能差、抗扰能力弱等缺点,从电力电子装置与电机系统集成的角度,建立了双馈风力发电系统的统一模型,应用逆系统原理将双馈风力发电系统进行精确线性化,运用内模控制理论对其进行综合,提出了双馈风力发电系统的逆系统内模控制策略,实现了系统的非线性解耦控制。仿真结果表明,该控制策略不仅提高了系统的鲁棒性,还加快了系统的响应速度,使系统具有良好的稳态和动态性能。     

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。     

基于逆模型区间优化的神经网络预测控制

针对神经网络预测控制中，在线滚动优化计算量大、算法稳定性难以保证的问题，提出一种确定黄金分割优化算法初始搜索区间的方案，即初始搜索区间的宽度与神经网络逆模型输出和上一时刻系统输入的误差成正比，二者越接近，搜索宽度就越小，从而黄金分割优化算法的在线计算量就越小；该方案有效地降低了在线滚动优化计算量，同时又使控制系统具有神经网络预测控制和神经网络逆控制的双重特性，在模型匹配稳态工况下，神经网络预测控制转化为神经网络逆控制，具有逆控制快速性的优点，而在模型失配或动态过程中，神经网络预测控制起主导作用，具有模型的宽容性和鲁棒性强的特点。采用区间套定理对该算法的收敛性给予了严格的数学证明。通过对某300MW机组仿真表明，提出的方案在控制品质和降低计算量方面均获得满意的效果。     

七阶混沌振荡电力系统的自耦PD控制

为了抑制七阶电力系统中的混沌振荡,根据自耦PID控制理论提出了一种简单的混沌控制方法。该方法首先将七阶混沌系统控制问题分解为三个严格反馈子系统的控制问题,然后将每个子系统已知和未知动态分别定义为一个总扰动,进而将三个子系统等价映射为一个三阶线性扰动系统和两个二阶线性扰动系统。据此分别构建了在总扰动反相激励下的三个受控误差系统。根据自耦PID控制理论,分别设计了一个扩展自耦PD控制器和两个自耦PD控制器。最后分析了每个子系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的有效性,每个状态变量均能由混沌振荡状态恢复到稳定运行状态,且控制信号光滑。因此该方法在电力混沌振荡控制系统领域具有良好的实际应用前景。     

基于逆系统方法的汽轮发电机综合控制器

采用多变量非线性控制的逆系统理论分析了汽轮发电机励磁与汽门系统的可逆性,并运用逆系统方法将这一多变量、非线性、强耦合的复杂被控对象解耦成两个独立的SISO线性化积分型子系统,然后基于线性系统理论设计了综合控制器。研究结果表明,该控制策略实现了励磁控制与汽门调节的动态解耦,应用该方法要显著提高电力系统的暂态稳定性。     

异步电动机定子磁链与电磁转矩的逆系统解耦控制方法

为了实现脉宽调制电压源型逆变器供电的异步电动机调速系统定子磁链和电磁转矩的动态解耦控制，基于逆系统理论提出了一种新型的解耦控制策略。根据异步电动机调速系统的动态数学模型，证明了其逆系统的存在性，在此基础上得到了逆系统的输入输出方程。把得到的逆系统和异步电动机调速系统相级联，从而将多变量、非线性、强耦合的控制对象解耦成了两个一阶线性子系统，分别称为转矩子系统和磁链子系统，利用线性控制理论对各个调节器进行了设计，实现了定子磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。使用Matlab软件进行了仿真实验，实验结果验证了控制方案的可行性。     

永磁同步电机神经网络逆解耦控制研究

针对永磁同步电机的非线性、多变量、强耦合的特点,将神经网络与逆系统解耦方法相结合,并用于永磁同步电机的解耦控制.分析永磁同步电机的数学模型与解析逆模型,完成系统可逆性证明,将永磁同步电机与解析逆系统等效成两个伪线性子系统,构造神经网络逆系统,将永磁同步电机动态解耦为一阶线性磁链子系统与二阶线性转速子系统,利用两个PID控制器对伪线性子系统进行闭环控制器设计,实现系统转速与定子磁链动态解耦控制.利用dSPACE半物理仿真系统完成神经网络训练数据的采集与系统解耦控制实验.结果表明神经网络逆系统方法可以实现永磁同步电机的高新能控制,对负载扰动具有较强的鲁棒性.     

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.