变速恒频双馈发电机滑模变结构控制系统研究

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1、摘要作为可再生能源的风能资源以其蕴量巨大，分布广泛，没有污染等优势而在各国发展迅速，同时风能作为一种可再生的清洁能源，具有巨久的商业潜力和环保效益。加快开发利用风能己成为全球能源界的共识。变速恒频发电技术是目前公认的最优化控制方式，也是未米风电技术发展的主要方向。采用变速恒频技术后可大大提高风能的利心率，改善电力系统的稳定性。本文在对风力机和双馈发电机的运行原理进行了分析的基础上，分别建立了风力机和双馈发电机数学模型，为建立风力发电系统的励磁控制系统模型奠定了理论基础。其次，阐述了在转子同步旋转坐标系下，励磁电压对双馈发电机磁链和电磁转矩的影响，以及舣馈发电机直接

2、转矩励磁控制系统的基本控制原理。并且对风力机、双馈发电机和直接转矩励磁控制系统建立了仿真模型，对仿真结果分别进行了分析。仿真结果表明了所建立数学模型的正确性，并对双馈发电机励磁控制策略研究和转子励磁控制系统的设计具有一定的参考价值。针对常规的直接转矩控制系统中，通常采肘PID控制器米实现直接转矩控制系统的速度调节存在的一些缺点，将滑模变结构控制理论引入到双馈发电机直接转矩励磁控制系统，从而改善了控制系统的鲁棒性，并对外界的干扰和系统参数变化引起的摄动具有不敏感性。本文还设计了一种新型的速度滑模控制器和一种滑模磁链观测器设计方法，实现了电磁转矩对输入机械转矩的良好跟

3、踪，并提高了磁链的观测精度。关键词：变速恒频，风力发电，双馈发电机，直接转矩控制，滑模变结构AbstractBecauseofrichstore，extensivedistribution，freepollutionandothersuperiorities，windenergyisrapidlydevelopingintheworld，meanwhile，Windasarecycledenergyresource，haslargemercantilepotentialandenvironmentalbenefits，andacceleratedtodevelop

4、theutilizationofwindenergyisthesametargetfortheenergyfield．Variable—speedconstant-frequencygenerationtechnologyisregardedasthebestcontrolway,andalsoasthemaindevelopingdirection．TheVSCFtechniquemaymakegoodUSeofwindenergyandimproverotorspeedaswellasthestabilityofelectricpowersystem．Inth

5、epaper,firstbasedontheanalysisoftheoperationprincipleofthewindturbineanddoublyfedgenerator,themathematicalmodeliSrespectivelybuilt．Itsetafoundationfortheexcitedcontrolsystemmodelofwindpowersystem．Furthermoretheeffectofexcitedvoltageonfluxandelectromagnetictorqueofdoublyfedgeneratorisd

6、educedundertherotorsynchronousrotatingreferenceframe，andthebasiccontrolprincipleofthedoublyfedgeneratordirecttorquecontrolexcitedcontrolsystemisdiscussed．Thesimulationmodelsofwindturbine，doublyfedgeneratorandcontrolmodearebuilt，thesimulationsareanalyzed．Thesimulationresultssuggestthat

7、themodelisreliable，whichconductstothestudyondoublyfedexcitationstrategyandthedesignontherotorexcitationcontrolsystem．BecausePIDcontrollerofthetraditionaldirecttorquecontrolsystemhaveafewofdefeats，theslidingmodevariablestructurecontroltheoryiscombinedwiththedirecttorquecontrolsystemofd

8、oubly