带指令滤波的直驱永磁风机自适应反推积分滑模控制
发布时间：2021-03-31 07:04
针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪问题,提出一种带指令滤波的自适应反推积分滑模控制器。构造了直驱式永磁风力发电系统的非线性模型。基于反推法设计控制器,并引入二阶滑模微分器充当指令滤波器,避免传统反推控制中计算膨胀和控制器饱和问题,并针对滤波误差设计补偿信号。考虑系统运行过程中参数的变化和系统未建模部分的影响,引入投影自适应算法提高系统的动态性能,并确保自适应估计值是有界的。同时为提高系统的鲁棒性,引入积分滑模控制,利用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。与传统PI控制、指令滤波反推控制器相比,所设计控制器具有更好的响应速度和鲁棒性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(22)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
DPMSG基本结构
-144-电力系统保护与控制由式(1)、式(2)得风机的输出转矩为52pmmm3m,2PrCT(3)pC可以表示为52/p1346,eicicCcccc(4)3110.035=0.081(5)式中：c1=0.5176；c2=116；c3=0.4；c4=5；c5=21；c6=0.0068。根据式(4)、式(5)得风能利用系数曲线图如图2所示。随着增大，pC会逐渐减校桨距角固定时，存在最佳叶尖速比nom，使pC达到最大。因此，为捕获最大风能，需控制发电机的转速，使其与风速始终保持最佳叶尖速比的关系，即refnomnom(/r)vKv，其中nomK为定值。图2pC,与关系图Fig.2RelationshippC,ofand1.2永磁同步发电机模型在d、q旋转坐标系下永磁同步发电机的数学模型为[20]sgsfggd1dd1ddqdqddddqdqdqqqqqiRLipiutLLLiRLipiputLLLL(6)式中：di、qi、du、qu分别为定子电流、定子电压在d、q轴的分量；sR为定子电阻；dL、qL为d、q轴同步电感；p为极对数；f为永磁体磁链；g为转子机械角速度。对于隐极式永磁同步电机，Ld=Lq=Ls，基于0di以实现磁链定向解耦控制，则电磁转矩可以表示为ef1.5qTpi(7)在DPSMG系统中，风力机和永磁同步发电机直接通过转轴连接，发电机转速与风机转速相等，即g=m。DPMSG系统传动结构模型为gmegTTB/J(8)式中：B为摩擦系数；J为系统的等效转动惯量；Te为发电机的电磁转矩。式(6)、式(8)构成直驱式永磁同步风力发电系统的状态方程为sgss
的抗干扰能力。由图6可知，风速斜坡或者阶跃变化时，本文设计的控制器都能使风能利用系数稳定在最大值0.48，同时在风速突变的情况下，收敛时间明显短于PI控制和CBC，风能利用系数的误差也更校如图7所示，本文设计的控制器实现了风能最大功率跟踪，并且追踪速度快于PI和CBC控制。CBC控制是基于模型的控制，控制效果依赖于建模的精度，因此在系统参数发生变化时，CBC控制出现了较大的偏差。图8为ABC-ISMC控制中参数自适应估计曲线图。如图8所示，参数自适应曲线图5风力发电机转速跟踪曲线Fig.5Trackingcurveofwindturbinespeed
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用滑模自适应控制的永磁同步风力发电系统最大功率控制[J]. 张开明,史宏俊,郭涛. 电力系统及其自动化学报. 2019(07)
[2]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[J]. 方云熠,曾喆昭,王可煜,刘晴. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统[J]. 张立伟,李行,宋佩佩,张鹏,云蓝斯. 电工技术学报. 2019(S1)
[4]永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制[J]. 方云熠,曾喆昭,刘晴,王可煜. 电力系统保护与控制. 2019(05)
[5]带有指令滤波的孤岛分布式能源系统反步控制[J]. 戴宇辰,许德智,杨中亚,杨成顺,颜文旭,黄宵宁. 济南大学学报(自然科学版). 2018(05)
[6]永磁直驱机组叶轮质量不平衡故障建模及仿真研究[J]. 邓小文,潘巧波,高庆水. 电力系统保护与控制. 2018(04)
[7]基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制[J]. 吴爱华,赵不贿,茅靖峰,顾梁. 电力系统保护与控制. 2017(02)
[8]无刷双馈风力发电系统变阻尼无源性控制[J]. 陈集思,杨俊华,侯祖锋,陈思哲,吴捷. 电测与仪表. 2016(21)
[9]永磁直驱风力发电系统的低电压穿越控制策略[J]. 周士琼,王倩,陈隆,倪亚玲,吕潇. 电测与仪表. 2016(16)
[10]永磁同步电动机速度反步控制策略[J]. 王文杰,胡建辉,邹继明,邹继斌. 微电机. 2016(07)
本文编号：3111020
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(22)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
DPMSG基本结构
-144-电力系统保护与控制由式(1)、式(2)得风机的输出转矩为52pmmm3m,2PrCT(3)pC可以表示为52/p1346,eicicCcccc(4)3110.035=0.081(5)式中：c1=0.5176；c2=116；c3=0.4；c4=5；c5=21；c6=0.0068。根据式(4)、式(5)得风能利用系数曲线图如图2所示。随着增大，pC会逐渐减校桨距角固定时，存在最佳叶尖速比nom，使pC达到最大。因此，为捕获最大风能，需控制发电机的转速，使其与风速始终保持最佳叶尖速比的关系，即refnomnom(/r)vKv，其中nomK为定值。图2pC,与关系图Fig.2RelationshippC,ofand1.2永磁同步发电机模型在d、q旋转坐标系下永磁同步发电机的数学模型为[20]sgsfggd1dd1ddqdqddddqdqdqqqqqiRLipiutLLLiRLipiputLLLL(6)式中：di、qi、du、qu分别为定子电流、定子电压在d、q轴的分量；sR为定子电阻；dL、qL为d、q轴同步电感；p为极对数；f为永磁体磁链；g为转子机械角速度。对于隐极式永磁同步电机，Ld=Lq=Ls，基于0di以实现磁链定向解耦控制，则电磁转矩可以表示为ef1.5qTpi(7)在DPSMG系统中，风力机和永磁同步发电机直接通过转轴连接，发电机转速与风机转速相等，即g=m。DPMSG系统传动结构模型为gmegTTB/J(8)式中：B为摩擦系数；J为系统的等效转动惯量；Te为发电机的电磁转矩。式(6)、式(8)构成直驱式永磁同步风力发电系统的状态方程为sgss
的抗干扰能力。由图6可知，风速斜坡或者阶跃变化时，本文设计的控制器都能使风能利用系数稳定在最大值0.48，同时在风速突变的情况下，收敛时间明显短于PI控制和CBC，风能利用系数的误差也更校如图7所示，本文设计的控制器实现了风能最大功率跟踪，并且追踪速度快于PI和CBC控制。CBC控制是基于模型的控制，控制效果依赖于建模的精度，因此在系统参数发生变化时，CBC控制出现了较大的偏差。图8为ABC-ISMC控制中参数自适应估计曲线图。如图8所示，参数自适应曲线图5风力发电机转速跟踪曲线Fig.5Trackingcurveofwindturbinespeed
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用滑模自适应控制的永磁同步风力发电系统最大功率控制[J]. 张开明,史宏俊,郭涛. 电力系统及其自动化学报. 2019(07)
[2]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[J]. 方云熠,曾喆昭,王可煜,刘晴. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统[J]. 张立伟,李行,宋佩佩,张鹏,云蓝斯. 电工技术学报. 2019(S1)
[4]永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制[J]. 方云熠,曾喆昭,刘晴,王可煜. 电力系统保护与控制. 2019(05)
[5]带有指令滤波的孤岛分布式能源系统反步控制[J]. 戴宇辰,许德智,杨中亚,杨成顺,颜文旭,黄宵宁. 济南大学学报(自然科学版). 2018(05)
[6]永磁直驱机组叶轮质量不平衡故障建模及仿真研究[J]. 邓小文,潘巧波,高庆水. 电力系统保护与控制. 2018(04)
[7]基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制[J]. 吴爱华,赵不贿,茅靖峰,顾梁. 电力系统保护与控制. 2017(02)
[8]无刷双馈风力发电系统变阻尼无源性控制[J]. 陈集思,杨俊华,侯祖锋,陈思哲,吴捷. 电测与仪表. 2016(21)
[9]永磁直驱风力发电系统的低电压穿越控制策略[J]. 周士琼,王倩,陈隆,倪亚玲,吕潇. 电测与仪表. 2016(16)
[10]永磁同步电动机速度反步控制策略[J]. 王文杰,胡建辉,邹继明,邹继斌. 微电机. 2016(07)
本文编号：3111020
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3111020.html
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