直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制！

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1、第1)卷第’’期%""&年’’月物理学报S=801)，R=0’’，R=TE5CEG，%""&’"""+(%&"M%""&M1（)’’）M211%+"#NOPN,QL.JON.JRJON!%""&O<7?0,<9H0.=>0"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制!!杨国良李惠光（燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室，秦皇岛"##""$）（%""&年%月%’日收到；%""&年(月’

2、)日收到修改稿）以直驱式永磁同步风力发电机（*+,-./）作为研究对象，推导了其数学模型，论证了在某些参数及工作条件下会出现混沌运动，提出了*+,-./混沌运动的滑模变结构控制方法，通过控制桨距角!来实现0针对风力机系统的非线性，参数变化等特性，根据风力机机理，基于一定假设得到风力机在某一工况点线性模型，进而提出滑模变结构控制方案，充分利用变结构控制对被控对象的模型误差、对象参数的变化以及外部干扰有极佳的不敏感性的优点0仿真结果表明所提出控制方案的有效性，控制响应速度快，控制鲁棒性好，能适用于系统具有不确定性参数情形等优点

3、0研究结果为直驱式风力发电系统的混沌控制应用提供了有价值的参考0关键词：风力发电，直驱式永磁同步风力发电机组（*+,-./），混沌控制，滑模变结构控制!"##："1$1，)#’"*沌控制方法0’@引言混沌控制是非线性科学研究领域中的热门之一0自’&&"年K/L控制方法的提出，现已提出了大［(—1］风力发电是一种很有潜力的可再生能源，’"多量的混沌控制理论和方法，然而其中很多方法年来得到了快速的发展0目前主流变速风力发电机不一定都能直接运用到控制,-.-的混沌运动0至组有%种：双馈感应风力发电机组和直驱永磁同步今，有关,-.

4、-混沌运动的控制研究报道尚不［#—)］风电机组0国内外对基于双馈感应发电机（A=BC89DEA多，且控制性能还不够完善，与工程的实际控制7?AB>F7=?:E?EG6F=GH，*IJ/）的变速风力发电技术的研需要还有一定的差距0文献［#］采用纳入轨道和强迁究很多，已经发展得很成熟0关于直驱永磁同步风力徙方法控制,-.-的混沌现象，该方法需系统轨道发电机组（*+,-./）的研究则相对较少，但其以效率处于吸引域附近才能施加控制策略，控制策略较被高、噪声小、发电机结构简单和维护工作量小等特动，控制速度较慢，且从工程实现的角度来看

5、，选择点，在风力发电领域受到了越来越多的重视0负载转矩作为控制量是很难实现的0文献［2］利用状近年来，永磁同步电动机（,-.-）的稳定性、可态延迟反馈研究,-.-中的混沌控制，该控制方法靠性研究受到了人们广泛关注，这是由于,-.-在延迟时间不易确定，控制目标必须为系统的不动点某些参数及工作条件下会出现混沌运动，其主要表或周期轨道，且这些不动点或周期轨道不可预知，因现为转矩和转速的间歇振荡，控制性能的不稳定、系此无法实现所期望的目标轨道0文献［)］选择电机直［’，%］统不规则的电磁噪声等0电机中混沌现象的存在轴和交轴电压作为

6、控制量，实施部分解耦的控制策严重影响,-.-的稳定工作，因此如何控制和消除略，控制方法能实现对电机转速任意目标的稳定控这种混沌现象已成为人们所关注的研究课题0由此制，但该方法存在着对两个电压同时施加控制，因此可以推想，直驱永磁同步风力发电机在某些参数及控制代价较高0工作条件下会不会出现混沌运动？本文对此进行了滑模变结构控制方法具有算法简单、抗干扰性数学模型的推导，得出了结论并且提出了相应的混能好、易于在线实现且可适用于众多具有不确定性!国家自然科学基金重点项目（批准号：1")(2""(）；河北省教育厅自然科学研究计划项目（

7、批准号：3%"")$2$）资助的课题0!4+5678：9&&9:8;96<==0>=50>?%%期杨国良等：直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制E779系统参数的多变量非线性受控对象等优点!近"#年力发电系统的混沌控制应用提供了有价值的参考!来，随着计算机技术和大功率电子切换器件的迅速发展，滑模变结构控制技术愈受到国内外控制界的",直驱式()*+的系统模型及其混沌［$，%#］广泛重视!采用滑模变结构实现混沌控制已有特性［%%，%"］研究报道!本文以直驱式永磁同步风力发电机作为研究对象，推导了其数学模型，论证了

8、在某些参直驱式永磁同步风力发电系统的基本结构如图数及工作条件下会出现混沌运动!提出了&’()*+%所示!可分为气动设备部分和同步发电机与整流混沌运动的滑模变结构控制方法，针对风力发电机的逆变部分!气动设备输入部分包括风速!、叶片桨距变桨距系统采用滑模变结构鲁棒控制方案!仿真结果角及转子转速"，采用伺服机