基于自抗扰控制器的直驱式永磁同步风电系统双PWM控制

针对直驱式永磁同步风力发电机组,分别设计了电机侧和电网侧的变换器自抗扰控制器,从而实现在额定风速以下对电机侧的最大风能跟踪控制、电网侧直流电容电压恒定控制。与常规PI控制器相比,采用自抗扰控制器的直驱动式永磁同步发电系统,能够实现对指令转速快速及无超调跟踪、有效抑制风速变化及电网电压扰动对电容电压的影响,具有较为优秀的控制性能。     

永磁直驱风力发电机自抗扰技术及其无位置传感器控制策略

针对永磁直驱风力发电机传统矢量控制动态性能差,抗扰动能力弱的问题,提出一种双环线性自抗扰控制系统。在此基础上针对传统滑模观测器抖振等因素造成的速度和位置角观测误差较大的问题,提出改进型自适应滑模观测器。结果表明所设计的速度和电流双环线性自抗扰控制策略能有效提高转速跟踪性能和电流波形质量;在滑模观测器的基础上结合自适应算法精确观测反电动势,借鉴锁相环原理代替反正切函数估算出转子转速和位置角,相比传统滑模观测器具有更高的估算精度。     

考虑变直流母线电压参考值的直驱风电机组高电压穿越控制策略

针对风电机组高电压脱网问题,提出了一种考虑变直流母线电压参考值与网侧无功优先控制相结合的HVRT控制策略。该策略在电压轻度骤升时,通过优化无功电流给定值,快速向故障电网注入感性无功电流;电压深度骤升时,改变直流母线电压参考值,抑制直流侧电压波动。最后,在Simulink中搭建了1.5 MW直驱永磁风电机组仿真模型,在不同电压骤升幅度下对文章所提控制策略进行验证,结果表明,该控制策略能在不同电压骤升幅度下实现机组的HVRT,且避免Chopper电路的频繁动作,提高了机组稳定运行的能力。     

直驱风力发电机组变桨距自抗扰控制器设计和分析

文章针对直驱式永磁风力发电机组极易受到风速和外界环境的干扰,造成系统参数摄动等问题,设计了一种不依赖于准确数学模型、抗干扰能力强且易于实现的风力发电机组变桨距自抗扰控制器。首先,通过理论分析验证了所设计的变桨距自抗扰控制器的稳定性,然后,与传统PI控制进行仿真和试验对比分析。结果表明,在不同风况下,相比传统的PI控制方法,所设计的变桨距自抗扰控制器能够更好地实现风力发电机组的平稳功率输出,可有效抑制极端工况下的转速波动,避免了风机的超速停机,提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性,保障了风力发电机组的安全性。     

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。     

风力发电机组高电压穿越技术研究

为保障风电大规模接入条件下电力系统的高效稳定运行,电网电压骤升对风力发电机组的影响分析及相应高电压穿越技术的研究逐步成为国内外研究热点。通过分析风力发电机组大规模脱网事件对高电压穿越概念进行理解,结合现行国内外高电压穿越标准及电压骤升下风机的暂态过程,介绍了实现电压穿越的不同技术方案,为风力发电机组高电压穿越技术的研究和应用提供参考。     

基于转子动能的直驱式风电系统RoCoF下垂控制策略

大规模风电并网会引起系统的等效惯量阻尼下降,降低系统频率的稳定性.微电网系统以电力电子设备为主导,在受到外界扰动时,更易出现电网频率偏差和频率变化率(RoCoF)过大的问题.在分析直驱永磁同步发电机(D-PMSG)并网系统动态响应基础上,将其与低惯量微电网相连接,提出了一种基于有源低通滤波器(LPF)的RoCoF下垂控...     

基于MMC-HVDC的永磁直驱风机并网控制策略

针对风能的不可控性、间歇性的特点及风电并网后将影响电能质量和电网稳定性的问题,提出了一种基于MMC-HVDC的永磁直驱风机并网控制策略。分别在三相静止坐标系与同步旋转坐标系下建立了MMC-HVDC系统的数学模型,并提出了一种由系统级、换流站级和换流器阀级组成的三层控制策略,以有效控制模块电容电压。在Matlab仿真平台搭建的有源网络和无源网络下的测试结果表明,所提出的风机并网控制策略具有良好的动态响应特性及稳定性,能满足大容量、长距离风机并网的要求。     

风电机组虚拟惯量一阶自抗扰控制研究

为改善独立微网中由于系统惯量小导致的频率暂态稳定性差的问题,该文研究利用风电机组虚拟惯量参与调频的控制算法。首先,分析风电机组虚拟惯量控制(VIC)机理和其存在转速快速恢复和超调过程造成调频能力下降的问题,并说明传统比例微分(PD)控制的原理;然后,利用系统频率动态响应方程,推导虚拟惯量一阶自抗扰控制(ADRC)的设计过程;最后,通过仿真和实验验证得出ADRC比PD控制优势在于能降低转速恢复速度和抑制转速超调,能更充分的释放虚拟惯量,因此ADRC进一步减小了微网暂态频率偏差和稳定时间。     

基于神经网络的最优带宽风电并网自抗扰控制

为了提高风能转换系统在故障穿越期间直流母线电压的暂态特性,解决线性自抗扰控制（LADRC）中固定的带宽带来的观测器响应速度和系统抗干扰性之间的矛盾,在线性自抗扰控制（LADRC）的基础上提出一种基于神经网络的最优带宽线性自抗扰控制（LADRC-OB）策略。首先分析带宽对系统性能的影响,然后根据系统已知模型设计LADRC控制器,并利用BP神经网络算法通过直流母线电压的参考值与实际值之间的偏差调整网络的输出。而神经网络的输出为LADRC的2个重要参数——观测器带宽ω₀和控制器带宽ω_c,这可解决LADRC的参数整定问题。最后,将LADRC-OB应用于1.5 MW的风能转换系统仿真模型中,并与采用双闭环PI时的控制效果进行对比,验证LADRC-OB具有更好的控制特性。此外,还对LADRC-OB的稳定性进行分析。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

计及变流器影响的直驱式永磁同步发电机二阶自抗扰控制

研究基于新型自抗扰技术的直驱式永磁同步发电机电气控制系统。考虑变流器对控制系统输出电压的影响,建立发电机组的数学模型,以此为基础设计二阶自抗扰控制器,对设计的扩张状态观测器和控制器的收敛性进行分析并给出控制参数配置方法。通过仿真对所提控制系统的可行性及控制性能进行定量分析,结果表明,该控制系统能够快速稳定的控制发电机组的运行过程,且相比传统的矢量控制及一阶自抗扰控制具有更好的动态性能及鲁棒性能。     

基于WFT的直驱式波浪能发电系统自抗扰功率优化控制

实际输入海浪的不确定性,导致直驱式波浪能发电系统工作环境中的噪音点多,传统控制策略控制效果不佳,输出功率低。文章通过分析水动力结构模型与直线电机模型,构建了等效电路;采用加窗傅里叶变换离散化不规则激励,获取频域主导激励分量及波浪能发电系统最大功率捕获条件,以确定最佳电磁力;基于d,q轴电流环矢量控制模型,设计了自抗扰控制方案,降低了激励输入噪音的影响,保证了电流跟踪效果。仿真结果表明,自抗扰控制策略的跟踪效果与滤波效果较好,抗干扰能力较强,系统功率输出优化效果明显,鲁棒性强。     

直驱式永磁同步风力发电机的改进Backstepping控制策略

文章推导出网侧变换器在系统参数以及外界干扰影响下的动态模型,提出了改进的Backstepping控制策略,通过引入集总不确定量以及Sgn函数,提高了网侧变换器应对外界干扰的控制效果。此外,依据Lyapunov稳定性判定证明了所提控制策略的稳定性。仿真研究结果表明,文章所提出的控制策略有效改善了网侧变换器对直流母线电压的控制效果以及输入电网的电能质量。     

基于自抗扰控制的风电并网变流器锁相环设计

在高比例可再生能源渗透环境下,电力系统呈现低惯性阻尼特性,传统基于PI控制器的同步参考坐标系锁相环更易受到新能源波动性的影响,造成锁相输出结果较差,从而引发跟网型风电变流器的一系列振荡问题。提出基于一阶线性自抗扰控制器的锁相环,通过对比分析一阶线性自抗扰锁相环和传统锁相环的频域特性,说明其抗扰性能的优势。提出一种简易的参数设计方法,简化锁相环参数设计。在相同带宽尺度比较下说明高阶自抗扰控制器应用于并网变流器锁相环的局限性。通过锁相环仿真和基于混合多电平并网变流器的实验结果表明,所提自抗扰锁相环在受扰动环境下具有更准确的锁相结果,更加适用于高比例可再生能源参与的新型电力系统。     

直驱永磁同步风力发电机灰色预测PI控制

随着高性能优质永磁材料的研发和大功率变流技术的发展,直驱式永磁同步风力发电机(D-PMSG)得到越来越多的应用,风电系统具有的时变性和非线性使得传统的控制方法很难取得令人满意的控制效果.为此,基于D-PMSG机侧PI控制,在最大功率点跟踪(MPPT)下,提出一种灰色预测与传统PI控制相结合的方法,搭建了包括D-PMSG...     

基于模糊自抗扰的锅炉主汽温控制策略研究

为提高火电主汽温控制系统在机组参与深度调峰过程中的控制品质,提升控制系统的自适应能力与鲁棒性,提出了模糊ADRC串级控制方案。在MATLAB仿真平台中搭建控制器进行仿真研究,并与传统的PID串级控制方案进行比较,最后用蒙特卡洛法验证控制系统的鲁棒性。仿真结果表明:模糊自抗扰控制器的快速响应能力优于PID控制器;在增加内扰的情况下,模糊ADRC的抗扰性较好;在随机工况的控制中,模糊ADRC表现出更好的自适应能力与鲁棒性。     

基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略

风力发电具有随机性和波动性的特点,可通过引入储能技术减少其直接并网对电力系统造成的影响,因此基于超导磁储能和蓄电池储能系统之间的互补关系,提出一种基于线性自抗扰和变分模态分解的混合储能控制策略。针对传统混合储能变流器多变量、非线性及强耦合的特点,在装置层建立了混合储能系统的数学模型,基于跟踪微分器、线性扩张状态观测器及线性误差反馈律三部分,设计了混合储能系统的交、直流侧线性自抗扰控制器;其次,为了更加合理地平抑风电功率波动,避免经验模态分解时出现的模态混叠问题,在系统层提出了变分模态分解的功率分配方法;最后通过仿真验证了方法的可行性。     

基于线性自抗扰的余热锅炉汽包水位控制

余热锅炉汽包水位控制是燃机废热利用项目中的难点,为此基于现有的串级PID控制方式和线性自抗扰的控制思想,提出一种新的水位控制方法。该方法以给水流量公式估计控制增益,以线性扩张观测器估计系统状态,并带有抗执行器饱和的措施。通过分析系统的稳定性条件,证明了该方法可使水位误差收敛至零。仿真结果表明,该方法调节时间短,抗干扰能力强,效果优于传统的串级PID控制,具有良好的应用前景。     

直驱式永磁同步风力发电系统的整合模型与仿真

直驱式永磁同步发电机组具有控制回路少、控制简单的优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。文章针对直驱式永磁同步风力发电系统的结构、运行特性及功率传输特点,列写出各个模块的电压方程及状态方程,进而建立其整合模型;使用MATLAB进行仿真,验证了该模型的正确性及可靠性,对风电系统的控制策略研究提供了有效帮助。