超低速直驱永磁同步潮流发电装置建模与控制

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1、第30卷第9期计算机仿真2013年9月文章编号：1006—9348(2013)09—0135—05超低速直驱永磁同步潮流发电装置建模与控制罗耀华，段晓丽(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：研究超低速直驱式永磁同步潮流发电系统的建模及控制系统优化设计问题。由于潮流流速较慢，潮流发电中用到的永磁同步发电机转动惯量比较大，且电机转速相对较低，使得潮流发电系统动态响应较慢，传统PI控制较难兼顾系统动态特性及稳态性能。为提高发电控制系统的性能，提出了采用专家控制及单神经元控制相结合的智能PI控制算法控制永磁同步发电机转子转速的策略。首先建立了直驱永

2、磁同步潮流发电系统的非线性模型并在单位功率因数控制模式额定运行点对其进行线性化，在对线性化模型进行详细分析的基础上设计了智能PI控制器。最后在MATLAB中对潮流发电系统进行了仿真，对比了传统PI控制及智能PI控制下潮流发电系统的输出波形。仿真结果显示，提出的控制策略能够有效提高系统的动态和稳态性能。关键词：永磁同步发电机；潮流发电；专家控制；单神经元中圈分类号：TM743文献标识码：AModelingandControlofTidalGenerationSystemBasedonUltra-LowSpeedPMSGLU0Yao-hua．DUANXiao-Ii(

3、CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，HarbinHeilongjiang150001，China)ABSTRACT：Thepaperhasresearchedthemodelingandoptimalcontrolstrategyoftheultra—·lowspeeddirect—-driv·enpermanentmagnetsynchronoustidalgenerationsystem．Owingtothelows雕州oftidal—currentvelocity，theiner-曲ofperma

4、nentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)isalwaysverylarge，andtheratedspeedofrotorisverylow，whichleadstoapoordynamiccharacteristicofgenerationsystem，andalsoitismoredifficulttodesignthetra-ditionalPIcontrollergivenconsiderationtobothdynamicandsteadyperformance．SoanintelligentPIcontrolstrat

5、egybasedontheexpertcontrolandsingleneuronwasproposedtocontrolthespeedofPMSG．Firstly，thenonlinearmod·eloftidalgenerationsystemWasestablished，andlinearizedattheratedoperatingpointoftheunitpowerfactorcon-trolmode．ThentheintelligentPIcontrollerWasdesignedbasedontheanalysisofsystemlineari

6、zedmodel．Finally，thesimulationwasconductedwithMATLAB．ThepapercomparedtheoutputsoftidalgenerationsystemcontrolledbytraditionalPIcontrollerwiththeintelligentPIcontroner．Andthesimulationresultshaveverifiedthatthedynamicandsteadyperformancesofgenerationsystemwereallimprovedeffectively．KE

7、YWORDS：PMSG；Tidalgeneration；Expertcontrol；Single-neuron1引言由于控制结构简单，能够运行于超低转速，无需外部励磁电路及运行效率较高等优点，基于直驱永磁同步发电结构的潮流发电系统受到了广泛的关注与研究¨。o。但是，对于超低速的永磁同步发电机，由于其转动惯量较大，额定转速非常小，系统自身时间常数较大，这使得兼顾动态响应特性及稳态性能的控制设计较难。传统PI控制器设计时，比例系数及积分系数均在系统额定运行点设计，对于超低速永磁收稿日期：2012—12—17同步发电机这样的大惯性系统，对PI参数设置较为敏感，很难兼顾

8、系统动态特性及稳态性能。