基于快速收敛滑模观测器的无刷双馈感应风力发电机无位置传感器控制

《基于快速收敛滑模观测器的无刷双馈感应风力发电机无位置传感器控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于快速收敛滑模观测器的无刷双馈感应风力发电机无位置传感器控制李长海李新华(湖北工业大学电气与电子工程学院)摘要：为丫提高双馈风力发电机工作的可靠性，减少电机的成本和体积，本文提出一种基于滑模观测器的转子角度位置估算方法。所提出的转子位置观测器结合传统的线性滑模观测器和非线性滑模观测器的优点，具有对参数不敏感、高鲁棒性、和快速收敛的特性，能较准确的估算得到转子位置信息，并通过李雅普诺夫稳定性原理证明丫系统的稳定性。最后，搭建丫基于MATLAB/Simulink的系统仿真平台，验证了所提出的方法的有效

2、性。关键词：双馈风力发电机；无位置传感器；滑模观测器；AbstractToimprovethereliabilityofdoubly-fedinductiongenerator(DFIG),reducingthecostandsizeofthemotor,thispaperpresentstherotorangularpositionestimationmethodbasedonslidingmodeobserver.Theproposedrotorpositionobservercombining

3、traditionallinearslidingmodeobserverandaslidingmodeobserverfornonlinearadvantagesofhavingparametersarenotsensitivetohighrobustnessandfastconvergencepropertyofbeingabletogiveamoreaccurateestimationoftherotorpositioninformationandbyLyapunovstabilityprinc

4、ipletoprovethestabilityofthesystem.Finally,webuiltbasedonMATLAB/Simulinksystemsimulationplatform,toverifytheeffectivenessoftheproposedmethod.keywords：doubly-fedinductiongenerator(DFIG),SensorlessControl,slidingmodeobserver(SMO)0引言由于能解耦控制的优点，双馈感应发电机(DFI

5、G)在变速风力发电系统屮得到丫广泛的应用。目前，双馈感应发电机的变流驱动主要是通过定子磁场定向的矢量控制方法实现的［10-12］，进而实现转子电流有功分量和无功分量的解耦［8］，而采用矢量控制方式中关键是如何获取转子位置信息。而传统的DFIG风力发电系统一般采用编码器来获取转子位置信息。而这种方式在实际应用中具冇一定的局限性，比如编码器与控制器之间的距离很长，使得反馈信号容易受到干扰，从而使得转子位置信息不准确，影响了控制效果，严重情况下甚至会导致运行故障;另外，编码器都是安装在电机的转子轴上，当编

6、码器出现问题吋，维护起来不太方便。因此，根据以上实际系统中存在的问题，本文提出采用无位置传感器控制策略，从而消除了传感器对系统运行的影响，提高了系统运行的可靠性。现冇的无位置传感器控制算法主要分为四类：开环控制方法，模型参考自适应（MRAS）方法，和信号注入法以及状态观测器法。幵环的控制方法，一般没有纠错能力，由于参数不确定性或测量噪声，可能导致系统的不稳定。模型参考自适应方法，通过PI调节器及定、转子的电流或磁通信号来获得转子速度信息,然后通过积分得到转子的位置信号，但实际的积分器存在积分漂移，严

7、重地影响了位置估计的精度。在文献［5】中，提出了一种基于转子高频信号注入的方法，但是算法比较复杂，不容易实现。状态观测器法通过对系统状态量的观测，实现对转子角度位置的估算，这种方法具有稳定性好、鲁棒性强的特点，应用范围比较广泛。常用的观测方法有状态观测器法、卡尔曼滤波器法、滑模观测器法等。相比其它两种观测方法，滑模观测器对系统数学模型的精确度要求低，并对系统的参数变化及外部扰动具有良好的鲁棒性，成为研宄的热点。滑模观测器以其优良的性能、较强的鲁棒性，在异步电机、正弦波永磁电机及无刷直流电机及双馈风力

8、发电机中都得到了应用［6,7］。然而由于其控制作用的不连续性所引起的抖振现象，会导致出现危险的高频振荡。为了解决抖振问题，文献［2】采取Sigmoid函数代替符号函数，在一定程度上削弱了抖振，然而观测器误差并不能保证在滑模面上收敛到零，使系统的鲁棒性变差，并降低了反应速度。文献［3,6】采取低通滤波器来获得平滑的位置信号，然而低通滤波器导致观测值相位的延迟，降低了估算结果的准确性，难以进行精确的相位补偿。为了准确估算DFIG的转子位置信总，并提高系统的鲁棒性，本文结合