基于无速度传感器的dfig最大风能捕获控制研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于无速度传感器的DFIG最大风能捕获控制研究作者姓名王昕懿学科专业控制理论与控制工程指导教师吴忠强教授2016年5月中图分类号：TP273学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于无速度传感器的DFIG最大风能捕获控制研究硕士研究生：王昕懿导师：吴忠强教授申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTh

2、eoryandControlEngineeringRESEARCHONMAXIMUMWINDENERGYCAPTURECONTROLOFDFIGBASEDONSPEEDSENSORLESSbyWangXinyiSupervisor:ProfessorWuZhongqiangYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于无速度传感器的DFIG最大风能捕获控制研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作

3、所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于无速度传感器的DFIG最大风能捕获控制研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电

4、子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要双馈风力发电机(doubly-fedinductiongenerator,DFIG)作为目前我国风电事业应用最为主流的电机，不仅具有同步电机的励磁特性还具有异步电机的调速特性，并且凭借其控制方式和柔性连接的优点，在风电系统中广泛应用。在大多数应用领

5、域，系统对电机的运行要求非常严格，因而控制器对DFIG至关重要。采用基于观测器的无速度传感器的控制方法，可简化装置，降低成本，减少外部干扰对系统的影响，已成为目前的研究热点。本文以DFIG为研究对象，设计了几种无速度传感器的终端滑模控制策略，如下：设计基于模糊自适应观测器的DFIG最大风能捕获模糊终端滑模的控制器。在两相同步旋转坐标系下，确定DFIG的数学模型，采用模糊自适应观测器对DFIG的转子角速度进行实时观测。解决了在比例+积分的自适应律中采用固定增益影响观测效果的问题。根据最大风能捕获原理，对

6、转速控制器进行设计。为提高系统的鲁棒性和控制精度，对解耦后的DFIG转子模型采用模糊终端滑模方法进行控制，有效地抑制系统的抖振现象，并在有限时间内实现无静差跟踪。设计无速度传感器DFIG最大风能捕获Backstepping终端滑模的控制器。在两相同步旋转坐标系下，将DFIG转子磁链定向的数学模型看作两个子系统，分别设计Backstepping终端滑模控制器，实现最大风能捕获。采用Backstepping终端滑模的方法，设计DFIG转速和磁链观测器，采用高阶终端滑模面能有效抑制系统的抖振。仿真结果表明采

7、用该方法设计的观测器和控制器都具有强鲁棒性，能实现无静差跟踪，系统响应快，稳态精度高。设计基于智能优化算法的无速度传感器DFIG最大风能捕获终端滑模的控制器。采用基于Backstepping终端滑模的方法设计控制器，实现最大风能捕获。采用微分跟踪器（TD）安排参考输入信号，解决初始误差大等问题。基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO)对转速和磁链进行估计，以降低转矩和磁链脉动，实现无传感器运行，并对耦合等扰动项观测且加以补偿，简化Backstepping终端滑模控制器设计。针对控制器和观测器中待整定参

8、数较多的问题，利用萤火虫算法(FA)进行参数寻优。关键词：双馈风力发电机；最大风能捕获；终端滑模；观测器I燕山大学工学硕士学位论文AbstractDoubly-fedinductiongenerator(DFIG)iscurrentlythemostmainstreammotorinChinesewindpower.Itnotonlyhastheexcitationcharacteristicsofthesynchronousmotor,butalsoh