基于新型幂次趋近律的DFIG滑模直接功率控制

针对采用PI控制时双馈风力发电系统在参数摄动情况下控制性能不佳及传统趋近律滑模控制存在抖振等问题,提出一种基于新型幂次趋近律的双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)滑模直接功率控制策略。首先建立DFIG的数学模型,然后针对滑模控制存在的抖振问题提出一种新型幂次趋近律,该趋近律可随着系统状态位置的变化自动调整趋近速度,使系统状态量平滑地进入滑模面,从而减小抖振。最后将此趋近律应用于DFIG滑模直接功率控制系统中。仿真结果表明提出的新型幂次趋近律滑模控制策略能够有效地降低系统抖振,增强系统鲁棒性。     

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。     

基于分数阶全局滑模控制的永磁同步电动机的研究

为了提高永磁同步电动机(PMSM)控制系统的抗干扰能力,在传统双闭环PI控制的基础上,将速度外环采用速度误差的分数阶微积分,设计了分数阶全局滑模控制器。利用分数阶系统随时间变化衰减缓慢的特性来增强系统的鲁棒性,并针对传统滑模控制中存在的抖振问题引入了边界层法,即采用饱和函数代替控制律中的开关函数,从而有效地削弱滑模面的抖振现象,提高了系统的综合性能。MATLAB仿真结果表明,相较于传统的双闭环PI控制,PMSM分数阶全局滑模控制系统对负载扰动和转速突变具有更好的跟踪能力和鲁棒性。     

双馈发电机在不平衡电压下的二阶滑模控制

针对双馈风力发电机在电网电压不平衡时运行不佳的问题,将自适应二阶滑模应用到双馈风力发电机的直接功率控制系统中。采用滑模观测器对系统因负序分量引起的不确定部分进行估计,设计自适应二阶滑模控制器,推导了控制器参数的自适应律,使控制器参数能够在线修正。同时证明了控制系统在有限时间稳定。仿真研究显示所设计风力发电系统能对有功、无功功率及其定子电流进行有效控制,削减了传统滑模中的抖振。     

双馈风力发电系统新型高阶滑模控制

双馈风力发电系统采用传统矢量控制时,利用PI控制器,但此控制器不易调节参数,动态性能和鲁棒性较差。为改善控制器性能,提出一种新型高阶滑模控制器,明显改善传统滑模控制的抖振现象,将高阶滑模控制与传统矢量控制相结合应用到双馈风力发电系统功率控制中。仿真结果表明,高阶滑模控制器相比传统PI控制器,具有更好的动态性能,鲁棒性更强。     

双馈风力发电机滑模变结构直接功率控制

与矢量控制相比,直接功率控制(DPC)应用于双馈风力发电系统能简化控制结构,提高系统动态性能。提出将一种变指数趋近律滑模变结构控制策略用于双馈风力发电机直接功率控制中,并通过引入空间矢量调制技术使DPC的开关频率保持恒定。该策略采用滑模控制直接计算所需的转子控制电压以消除瞬时有功、无功功率误差。仿真及实验结果表明,滑模直接功率控制系统的动、静态性能优良。     

基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机传统无传感器滑模控制系统中存在超调大,抖振严重,鲁棒性差等缺点,设计了一种带扰动补偿的新型非奇异快速终端滑模控制器和分数阶滑模观测器的联级控制系统。首先,新型非奇异快速终端滑模面和趋近率构造速度控制环,相比于普通滑模面,新型滑模面的引入有效提高系统的鲁棒性,抑制PI控制中的转速超调和抖振现象,并将电机负载扰动补偿到设计的滑模控制器中,进一步提高系统的抗扰动性;其次,分数阶滑模观测器包含分数阶滑模面和双正切函数的符号函数;最后通过改进的分数阶锁相环提取转子位置信息。仿真结果表明,新提出的新型级联控制系统有效降低滑模抖振,系统抗扰动性更强,鲁棒性更好。     

滑模及分数阶理论在电机控制系统中的应用

为了提高永磁同步电机在运行过程中的抗干扰能力、快速反应能力及对参数变化的不敏感性,对常见的速度环PI控制器进行改进。通过分析多种不同的滑模控制理论的优缺点,设计滑模速度控制器,结合分数阶理论,设计了分数阶混合趋近律,再利用一种具有连续光滑特性的Sigmoid函数代替常见的符号函数,用以削弱滑模抖振。在设计无传感器控制器的过程中,将锁相环的PI控制改为分数阶PI控制,用以观测转子位置,提高系统的稳定性。通过仿真验证得出结论：改进后的电机控制系统鲁棒性较强,系统误差小,且具有较高的响应速度。     

基于优化滑模控制的小型风电并网逆变器研究

为改善小型风电并网逆变器的动态性能,针对传统PI控制的缺点,结合小型风力发电并网逆变器的数学模型,将滑模变结构控制应用到小型风电单相并网逆变器控制中。为有效削弱滑模控制的抖振问题,对指数趋近率进行了优化处理,推导了优化滑模控制在小型风电并网逆变器中的存在性及稳定性,改进后的控制提高了控制系统的稳定性和动态特性。最后搭建了仿真和实验平台,给出了仿真和实验结果。     

永磁同步电机分数阶滑模观测器的设计

针对传统滑模观测器在估计永磁同步电机(PMSM)电机转速时存在的抖振,以及转子位置与速度的观测精度不高等问题,设计一种基于分数阶微积分理论的滑模观测器。首先,在传统滑模观测器的基础上引入分数阶滑模面,并根据Lyapunov稳定性理论设计出分数阶滑模控制律,利用饱和函数削弱滑模系统的抖振,然后将分数阶理论应用到锁相环中,采用锁相环从反电动势中提取转子位置和速度信息。最后,通过Simulink建立永磁同步电机的无传感器矢量控制模型,仿真结果显示提出的方法具有比传统滑模观测器具有收敛快、抖振小和观测精度高等优点。     

基于超螺旋二阶滑模的双馈风力发电机控制策略

传统双馈风力发电机(DFIG)控制存在抖振现象,容易造成系统的不稳定。为了减轻控制抖振现象,提高控制的稳定性,在分析了DFIG动态特性的基础上,建立了DFIG的数学模型,设计了超螺旋二阶滑模控制器,并研究了突变风的情况下滑模控制器的控制性能。通过MATLAB/Simulink工具进行了仿真验证。仿真结果证明:滑模控制器具有良好的最优转矩跟踪能力和无功调节能力,与一般的控制方法相比鲁棒性较强,转子控制电压连续,控制产生的抖振可以大幅减轻,系统的稳定性大大提升。     

Modified vector controlled DFIG windenergy system based on barrier functionadaptive sliding mode control

Increased penetration of wind energy systems has serious concerns on power system stability. In spite of several advantages, doubly fed induction generator (DFIG) based wind energy systems are very sensitive to grid disturbances. DFIG system with conventional vector control is not robust to disturbances as it is based on PI controllers. The objective of this paper is to design a new vector control that is robust to external disturbances. To achieve this, inner current loop of the conventional vector control is replaced with sliding mode control. In order to avoid chattering effect and achieve finite time convergence, the control gains are selected based on positive semi-definite barrier function. The proposed barrier function adaptive sliding mode (BFASMC) is evaluated by testing it on a benchmark multi-machine power system model under various operating conditions. The simulated results show that the proposed method is robust to various disturbances.     

分数阶滑模控制策略提高电力系统暂态稳定性研究

电力系统暂态稳定是电力系统遭受大干扰能够恢复稳定运行的能力,是电力系统安全稳定运行的重要基础。电力系统是一个高度复杂的、强耦合的非线性系统,PSS作为线性控制策略不能够有效抑制大扰动。基于滑模控制,分数阶微积分和有限时间稳定,提出了分数阶滑模控制策略来提高电力系统暂态稳定,使系统能够在有限时间内恢复稳定运行。首先,通过输入输出线性化方法解耦非线性电力系统。然后,提出分数阶滑模控制器并给出其设计和证明过程。同时,给出电力系统在所提出的控制策略性下的收敛时间。最后,在3机9节点电力系统中应用分数阶滑模控制器调节发电机的励磁提高电力系统的暂态稳定,验证了所提出的分数阶滑模控制器的有效性和优越性。     

基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,提出一种扩张状态观测器（extended state observer, ESO）与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略。内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制;应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等集总不确定项进行估计,即可无需系统的精确数学模型设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制,理论分析了ESO和滑模控制的稳定性。此外引入功率差前馈环节,减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后通过负载变化和滤波参数摄动两个算例仿真,结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。     

基于分数阶次符号函数的永磁同步电机滑模控制技术

针对永磁同步电机的传统滑模控制技术中趋近速度与抖振程度之间存在矛盾的问题,利用分数阶积分型符号函数的特性,设计了一种基于分数阶的积分时变滑模变结构控制器。在趋近律的设计中引入分数阶,达到了在抖振程度较小的前提下提高系统响应速度的目的。仿真和实验结果证明了所提出的滑模控制方法相比于传统的滑模控制方法能更快、更好地跟踪给定的信号,且对系统外部扰动具有较强的鲁棒性。     

基于新型滑模扰动观测器的永磁同步电机控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制精度与鲁棒性,并减小外界扰动对控制的影响,提出了一种新型趋近律的控制方法,解决了传统趋近律在收敛速度与滑模抖振之间存在冲突的问题。首先,在传统幂次趋近律的基础上提出设计了一种分段式的幂次趋近律,并在第二段幂次项后面添加一项线性项,可以更好地抑制抖振。然后,以负载转矩和转速为状态变量设计了一种滑模扰动观测器,并将观测结果反馈到速度控制环,进一步提高了控制系统鲁棒性。最后,通过仿真试验验证了该理论和方法的有效性与可行性。     

无功与电压控制方式对双馈风机轴系的暂态稳定性影响

针对双馈风电场的不同控制策略对轴系暂态特性的影响,提出了基于PI控制的双馈风电机组转子侧的有功、无功、电压控制策略。搭建双馈风机系统等效二质量块数学模型。在Matlab/simulink搭建了某风电场的电力系统仿真模型,对无功、电压控制模式下轴系暂态运行工况进行仿真,验证了所提控制策略的正确性与有效性。