永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪改进型积分滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统的内部参数摄动和外部扰动等问题,基于非线性扩张状态观测器(NLESO)提出了一种实现最大功率跟踪的改进型积分滑模控制方法。该方法使用非线性光滑函数设计了NLESO,对系统的内外扰动等不确定因素进行估计和主动补偿,提高了转速的跟踪能力。引入非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象,并基于Lyapunov原理对滑模控制器进行了稳定性分析。仿真结果表明,与传统PI控制相比,该方法不仅响应速度快,无超调无抖振,而且具备良好的抗扰能力,风速突变情况下仍能快速实现最大功率跟踪,在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大的应用前景。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

基于时变参数扰动观测器补偿的永磁同步电机非光滑速度调节器

提出一种基于时变参数扰动观测器补偿的非光滑速度调节器,针对永磁同步电机(PMSM)速度环中存在的外部负载扰动、速度采样信号失真等影响因素,提高系统动态响应及抗扰性能。以永磁同步电机驱动系统的速度环扰动分析为基础,针对速度误差设计非光滑控制律,使闭环系统的速度偏差迅速收敛到一个小的区域。然后,引入参数时变的扰动观测器来估计速度环中的总扰动,提高扰动估计的精度,在观测器中对转速采样滤波器带来的延迟进行补偿,实现速度检测无时延。最后,将扰动估计值用于前馈补偿构成复合控制器。仿真和实验结果验证了基于时变参数扰动观测器补偿的非光滑控制策略的正确性及可行性。     

基于改进非奇异快速终端滑模反演控制的风力发电系统最大功率跟踪

针对永磁直驱风力发电机系统的最大功率跟踪存在非线性、系统参数不确定及外部扰动问题,提出一种基于有限时间干扰观测器的非奇异快速终端滑模反演控制策略。针对转速跟踪问题,将系统参数不确定与外部扰动定义为集总扰动,用观测器快速精确估计之后补偿。采用反演控制法处理非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,同时设计滑模控制律,提高系统收敛速度与跟踪精度。通过李雅普诺夫理论与仿真实验证明该系统的稳定性与有效性。     

永磁直驱变速恒频风电系统并网逆变器研究

针对永磁直驱风电系统,采用全功率脉宽调制(PWM)逆变器实现变速恒频并网。并网逆变器采用基于电网电压定向的矢量控制策略。构建电压外环和电流内环,电压外环用于稳定直流电容电压,电流内环实现有功能量和无功能量的解耦输出。仿真和实验均表明该控制方法可实现系统单位功率因数运行,注入电网电流正弦度较高,并网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,且系统具有较好的动、静态性能。     

基于虚拟磁链的PWM整流器模糊自适应反推控制

三相PWM整流器传统双闭环PI控制参数整定困难且抗干扰能力较弱,控制器稳定性不高,跟踪速度较慢。提出一种新型的控制策略,针对传统虚拟磁链观测器存在的观测误差提出改进方案,利用改进的虚拟磁链观测器替代交流电压传感器,在降低系统复杂度和成本的同时,很好地解决了反推控制存在稳态扰动误差这一问题;根据非线性系统 Lyapunov稳定理论设计电压外环和电流内环反推控制器来代替传统的PI控制器,将模糊控制与反推控制相结合,对控制器中的关键参数进行实时优化。通过MATLAB/Simulink进行仿真,引入不同的扰动进行测试,结果表明,所提方法能有效提高系统的抗干扰能力和反应速度,具有良好的动态性能。     

兆瓦级直驱永磁风电系统低电压穿越研究

通过对兆瓦级直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统低电压穿越能力的研究,提出一种改进的直流母线电压控制策略。该策略通过调节直流电流和控制发电机的输出功率,抑制直流母线动态过电压。与传统控制策略相比,该策略中升压斩波变换器采用电流内环、直流母线电压外环的双闭环控制结构;网侧逆变器采用电流内环和转速外环的双闭环控制结构。仿真结果表明,该控制策略可有效提高PMSG系统的低电压穿越能力。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制

针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到d-q旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。     

采用扰动观测器的SVG直接电流反步控制

电网负载的多样性以及结构复杂性,降低了电力系统的功率因数.静止无功发生器SVG作为无功补偿的重要设备,对提高功率因数具有重要意义.本文采用了电压外环与电流内环级联的结构,使用扰动观测器DO对外部扰动和参数不确定构成的合成干扰项进行估计.基于DO观测的扰动信息分别设计出直流电压控制器和无功电流控制器.最后使用Lyapunov函数证明了控制系统是输入状态稳定的.仿真结果表明,采用的基于DO直接电流反步控制方法的SVG,在实现补偿负载无功功率的同时,还具有良好的抗扰动以及动态响应性能.     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

背靠背双PWM变流器的协调控制策略

以背靠背双脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器为研究对象,首先建立了其动态数学模型,接着从实现其多种控制功能的角度出发,设计了其构成电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的双闭环控制器结构,并基于所建立电压源型变流器的d-q同步旋转坐标数学模型,研究了双闭环控制中用于实现VSC输出电流解耦控制的内环控制策略,以及用于实现VSC直流电压恒定、交流电压跟踪和功率四象限动态调节的多种外环控制策略。最后通过数字仿真,不仅考察了双PWM变流器中2个VSC实现不同外环控制策略的动态协调响应特性,而且仿真结果同时验证了所研究控制策略的可行性。     

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。     

基于Crowbar保护的双馈风力发电机低电压控制策略研究

针对双馈风力发电机在电压大幅骤降时投入Crowbar电路后引起直流侧过电压和动态无功补偿的问题,基于反馈线性化理论,提出了对网侧变频器进行非线性控制策略。通过协调控制STATCOM对电网进行动态无功补偿。仿真表明:网侧非线性控制器在电压骤降过程中能很好地抑制直流侧过电压;通过引入STATCOM补偿装置,很好地满足系统无功需求,证实了所提出控制策略的正确性,提高了系统的低电压穿越能力。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统离散化建模与仿真研究

基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的工业控制系统通常为微机控制器,该控制器的控制对象是系统的离散化模型。为此提出了一种在dq0同步旋转坐标系下的VSC-HVDC离散化状态空间模型。在此基础上建立了VSC电流内环离散化控制器和外环控制器,并实现了有功电流和无功电流的解耦控制;为提高VSC-HVDC的外环控制器响应速度,在外环控制器中引入了前馈控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结果验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。     

永磁直驱风电系统电压源型变流技术

为了电压源型变流器能在风电系统中的得到良好的应用效果,建立了电压源型变流器的数学模型,将其应用于永磁直驱风力发电系统中,在数学模型的基础上提出空间矢量脉宽调制的双闭环变流控制方案,双闭环采用是速度外环和电流内环控制。在Matlab/Simulink中对该种控制方案进行建模仿真,仿真结果表明,通过对变流器的控制能实现最大风能俘获功能,使发电机能向电网稳定输送功率,其电能频率与电网能频率能保持一致,并实现了单位功率因数传递电能。     

模块化多电平换流器的三轴解耦控制策略

通过对采用传统dq两轴解耦控制器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分析,揭示了直流端口电压和子模块电容电压的耦合效应,及其所引起的直流端口等效电容效应和子模块电容电压偏差效应.将上、下桥臂电压之和作为可变的直流内电势,并将直流电流作为新的内环状态量,提出了具有三个...     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

无交流电容的构网型换流器电压电流比例控制及故障限流

通过引入电压电流比例关系,构建了适用于高压构网型换流器的无电容矢量电压控制,可与传统内环电流控制组成构网型换流器级联控制架构,保留正序电流限幅和负序电流抑制能力,防止换流器在电网故障时发生过流闭锁和损坏。与传统外环电压控制不同,该电压电流比例控制不依赖于交流侧并联容性滤波器的电气关系构建,适用于无交流电容的高压构网型换流器的外环电压控制。通过选取特定的交流电压频率指令值,构网型换流器可实现恒电压运行或虚拟同步机运行。时域仿真结果表明,所提高压构网型换流器控制在电网故障时可自动实现换流器的负序电流抑制和故障穿越功能,避免换流器过流闭锁及损坏,并在故障清除后恢复正常运行。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

电能质量扰动发生器控制策略及其实现

为了测试电力变压器、CVT、电力电容器、无功与谐波补偿装置等试验设备在电能质量扰动下的工况,设计了一种电能质量扰动发生器,能模拟实际电网输出各种形式电压与电流扰动。采用电压外环与电流内环的PWM整流控制实现了直流电压的稳定;利用电压前馈与重复学习相结合的控制策略实现了发生器较高精度输出;利用DSP+FPGA构建控制系统具有较好的实时性与可靠性。通过10 kV、2 MVA工业样机实验,证明了设计的正确性。