电网不平衡下基于内模观测器和无源控制器的DFIG网侧变换器控制方法研究
【图文】：
，其结构简单，且能有效抑制系统参数摄动和干扰的作用[17-19]。本文所提的IMO与PBC相结合的新控制方法[20-21]，能在减小不平衡电网电压对RSC系统的影响、提高RSC系统不平衡电网电压的穿越运行能力的同时，抑制系统参数摄动和干扰等不确定因素对网侧电流的不利影响。Matlab/Simulink仿真实验和硬件实验的结果表明，本文新方法不仅具有全局稳定性，不依赖于RSC系统某些特定的结构属性，而且能够有效地抑制电流纹波，实现电流补偿，是一种有效地非线性控制策略。1网侧变换器的数学模型1.1网侧变换器的模型图1为网侧变换器的结构框图。图1中，ua、ub、uc为电网电压，va、vb、vc为GSC交流侧电压，Rg为线路阻抗与电感等效串联电阻总和，Lg为滤波电感，ia、ib、ic为GSC输入电流，C为直流母线的电容，udc为直流母线的电压，iload为网侧流到RSC的电流。电网不平衡情况下，DFIG网侧变流器的数学模型是由正序模型和负序模型组成。dq轴正交坐标系下的正序模型为pppppgg+gg+gg+g+g+pppppgg+gg+gg+g+g+ddqddqqdqqLiRiLωiuvLiRiLωiuv(1)负序模型为nnnnnggggggggnnnnnggggggggddqddqqdqqLiRiLωiuvLiRiLωiuv(2)式中：上标p、n分别代表正、负序分量，下标d、q代表dq轴分量，+、代表坐标轴的正、反转方向，如：pgdu、pgdv、pgdi和pgqu、pgqv、pgqi分别为正序分量在正转坐标系d轴和q轴上的网侧电压分量、交流侧电压分量、电流分量；ngdu、ngdv、ngdi和ngqu、ngqv、ngqi为负序分量在负转坐?
程启明，谭冯忍，程尹曼，等：电网不平衡下基于内模观测器和无源控制器的DFIG网侧变换器控制方法研究3285侧变换器控制原理框图如图2所示。图2中，12r/2s+C、12r/2sC分别为两相旋转到两相静止坐标系的正、反转运算;*dcu为电容上直流电压的给定值。电网不平衡下GSC控制一般都采用是基于电压定向VC控制的电压外环与电流内环双环PID控制，但此法需要多次坐标变换，增加了控制难度与误差，实时性与抗扰性差，鲁棒性也不强。为了解决上述问题，本文提出了在电网不平衡下GSC新的双环控制策略，即电压外环仍采用PID控制，电流内环采用本文提出的IMO内模观测器与PBC无源控制相结合的控制策略。外环电压环的PID控制器输出后与直流母线电压相乘得到有功功率的参考值，，然后再经过3种控制目标下式(5)、(6)和(7)计算，就可得到内环电流环网侧电流的参考值。网侧电压、电流的瞬时值经过改进型二阶广义积分器（SOGI）正负序分离后[22]，得到的正负序电流值，通过IMO内模观测器，由式(26)、(31)计算，得到内环电流补偿量。此时，电流内环采用2个IMO+PBC无源控制器，它们分别在正、负SRF中控制各自的正、负序分量，使得各电磁量的正、负序分量在各自坐标系中变为直流量，以方便控制。4仿真分析在Matlab/Simulink仿真平台中对上面提出的基于IMO和PBC相结合的DFIG网侧变换器正负序控制方法的可行性进行了仿真研究。系统仿真参数取值为：双馈电机的主要参数取值见表1；内模观测器(IMO)参数为：ΔRg=0.2δRg0，ΔLg=0.2δLg0，q、d轴的不可测干扰量εq=εd=5δ，(其中δ为0均值、幅值为±1.0均匀分布随机噪声)；在满足系统严格无源的基础上进一步简化控制器结构，选取：阻尼系数gpgn212g
【作者单位】： 上海电力学院自动化工程学院;同济大学电子与信息工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(61573239) 上海市重点科技攻关计划(14110500700) 上海市电站自动化技术重点实验室(13DZ2273800)~~
【分类号】：TM46
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