基于滑模变结构的双馈风力发电机功率解耦控制策略研究

发布时间：2020-11-13 00:39

　　 随着传统型能源的大量消耗,煤炭、石油等传统型不可再生能源的不断消耗不仅给我国的能源资源带来压力,同时也对环境造成大量的污染。风能这种清洁能源正在被越来越多的国家所重视,其开发利用也正在逐步走向成熟,其年增长量也在逐年递增,已经成为我国电力系统中增长速度最快的绿色能源,具有良好的市场前景。而双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)因功率因数可调,调速范围宽、成本低、效率高等优点,已经成为目前风电市场中备受青睐的机型。DFIG风电系统运行控制的核心是对其网侧、转子侧变换器的控制。本文主要以转子侧变换器的控制为研究重点,在风力机等的相关理论基础之上构建了DFIG的传统矢量控制(Vector Control,VC)系统,通过对转子侧变换器的控制实现DFIG定子输出有功、无功功率的解耦。并对传统矢量控制中基于PI控制器的双闭环控制结构进行了改进,采用了基于幂次函数的积分滑模控制器取代了传统的PI控制器。本文主要分析研究了以下几个方面的内容:(1)分析了风力机的基本运行机理及变速恒频(Variable Speed Constant Frequency,VSCF)的基本原理,并详细介绍了DFIG在风速及转速变化情况下如何实现风能最大追踪的原理。(2)建立了DFIG在三相静止坐标系下的数学模型,并根据坐标变换,得出了两相同步旋转坐标系下DFIG的数学模型。根据传统的矢量控制原理构建了基于PI控制器的双闭环控制模型,实现了DFIG风电系统有功、无功功率的解耦。(3)对滑模变结构基本原理进行了介绍,针对传统的滑模抖振的问题分别设计了基于幂次函数趋近律的有功、无功电流分量的积分滑模控制器,并将其应用于转子电流的内环控制中用以代替传统的PI控制器。(4)将基于幂次函数积分滑模控制器的风电控制系统与传统的基于PI控制器的风电控制系统进行仿真对比,验证了所设计的基于幂次函数的积分滑模控制器相较于传统的PI控制器具有更加优良的动静态性能,并通过系统参数的改变验证了所设计的控制系统的鲁棒性。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM315
【部分图文】：

是关于叶尖速比λ和桨距角β的数学关系已在前面给出，根据式2.3我们就可以得到变桨距风力机特性曲线如图2.2所示。图 2.2 变桨距风力机特性曲线从图2.2中可以看出，Cp值随着桨距角β的增大而减小，当桨距角β保持一个特定的值时，风能利用系数Cp值将只受到叶尖速比λ的影响，随着λ的变化，风力机具有使Cp达到

不同风速下风力机最大风能追踪原理曲线

空间矢量的扇区分布
【参考文献】

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本文编号：2881471