基于快速终端滑模永磁同步发电机控制研究

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1、《电气自动化}2015年第37卷第3期变流技术ConverterTechnique基于快速终端滑模的永磁同步发电机控制研究何碧漪。周国平，张亚(南京林业大学信息科学技术学院。南京210037)摘要：以永磁同步风力发电机为研究对象，首先对风力发电机进行数学建模，推导出风力发电机的状态空间表达式。其次结合终端滑模与线性滑模的优点，设计了一种快速终端滑模面，从而使系统具有全局快速收敛的能力，并在此基础上施加了负载观测器削弱抖阵。最后通过仿真验证控制策略可以较快地跟踪参考速度，且具有较好的鲁棒性和抗干扰性。关键词：永磁同步风力发电机；矢量控制；转速控制；快速终端滑模；负载观测器DOI

2、：10．3969／j·issn．1000-3886．2015．03．005[中图分类号]TM341；TM351[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2015)03—0014—04AStudyontheControlofthePermanentMagnetSynchronousGeneratorBasedontheFastTerminaISlidingModeHEBi—yi，ZHOUGuo-ping，ZHANGYa(CollegeofInformationScienceandTechnology，彬ngForestryUniversity，NanjingJiangsu

3、210037，China)Abstract：Thepermanentmagnetsynchronouswindpowergeneratorischosenastheresearchobject．First，thestatespaceexpressionofthewindpowergeneratorisdeducedthroughmathematicalmodeling．Then，afastterminalslidingmodesurfaceisdesignedbycombiningtheadvantagesoftheterminalslidingmodeandthelinea

4、rslidingmode-SOthatthesystemmayhavetheabilityofglobalfastconvergence．Onthatbase，aloadobserverisappliedtoweakentheshakingarray．Finally-thesimulationresultshowsthatthecontrolstrategyCallrapidlytrackthereferencespeedandhasgoodrobustnessandanti—interference．Keywords：permanentmagnetsynchronouswi

5、ndpowergenerator；vectorcontrol；speedcontrol；fastterminalslidingmode；loadobserver0引言Cp(0，A)=0·5176‘(1l6‘()一0·一5)’永磁同步风力发电机由于维护成本低、机械损耗小、运行效e_2l(七)+0．0068．A(2)率高等优点而备受关注。滑模控制具有对被控对象的数学模110．035^型要求不高、对系统的参数变化和外界扰动不敏感、易于数字化—A+0．080实现和动态响应快等显著优点，被广泛应用于电力电子与电机系风力机从风中捕获的功率为：统。本文从实际的角度，针对永磁同步风力发电机在

6、生产生活中Pw=∞(3)的工作特性，在矢量控制的基础上采用快速终端滑模的控制方风力机的传动系统模型为：法，设计快速终端滑模控制器，在仅知道参考速度的情况下采用dw!二±二滑模嵌套控制对发电机进行速度跟踪，并通过施加负载转矩提(4)出高精度和稳定性。实验结果表明，该方法使得系统有较快的收式中．，为转动惯量，B为摩擦系数，为电磁转矩，其表达式为敛速度，具有较好的鲁棒性，在实际生产生活中有广阔的应用前景。=寻‘，P为磁极对数，为每对磁极磁链，～i定子电流g轴1永磁同步风力发电机的数学模型分量，∞为电机转子的角速度，且=∞。风力机的机械输入转矩与风速的关系为：假设磁路不饱和，空间磁场

7、呈正弦分布，不计磁滞和涡流损耗影响，永磁同步发电机磁链模型为：71一!⋯2．，式中P为空气密度，R为风力机叶轮半径，尖速比y=，中(5)为风力机转子转速，c。为风能利用系数，其值与浆距角0和叶尖速比有关，其表达式为：式中，，乞，乞分别被为定子电压和电流的直轴、交轴分量，和尺分别为绕组等效电感和电阻。因此，由式(4)(5)得到永磁同步发电机的数学模型：定稿日期：2014—09—0714ElectdcaIAutomation《电气自动化)2015年第37卷第3期变流技术ConverterTechniques