基于内模控制变速恒频双馈风力发电系统

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1、第46卷第10期电力电子技术Vo1．46，No．102012年1O月PowerElectronicsOctober2012基于内模控制的变速恒频双馈风力发电系统马浩淼1,2，高勇，杨媛，付明晓(1．西安理工大学，自动化与信息工程学院，陕西西安710048；2．陕西师范大学，计算机科学学院，陕西西安710062)摘要：变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统是复杂的非线性、多变量、强耦合系统。为提高系统性能，设计了基于内模控制(IMC)的VSCF双馈风力发电系统的全新控制方法。IMC结构简单．参数单一，能清楚

2、地表明调节参数和闭环响应及鲁棒性关系，从而兼顾快速性和鲁棒性。应用内模原理分别实现了机侧和网侧控制系统耦合量的不同处理，既保证了发电机与电网间的“柔性连接”．又能保证输出直流电压恒定且具有良好的动态响应能力。与传统的矢量控制相比，IMC策略具有很好的快速性和准确性。关键词：双馈风力发电机；矢量控制：内模控制中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)10—0067—03VSCFDoubly．fedWindPowerGenerationSystemBasedonIntern

3、alModelControlMAHao．miao一，GAOYong，YANGYuan，FUMing—xiao(1．Xi’帆UniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：Variablespeedconstant~equency(VSCF)doubly—fedwindpowergenerationsystemisacomplexnon—lin-ear，muhivariable，strongcouplingsystem．Toimprovesystempe

4、rformance，anewcontrolmethodbasedoninternalmod-elcontml(IMC)ofVSCFdoubly—fedwindpowergenerationsystemisdesigned．TheIMChassimplestructure，asingleparameter．Itclearlyshowsthattherelationshipbetweenparametersandclosed—loopresponseandrobustness，andbal-ancesbet

5、weenperformanceandrobustness．TheIMCachievesthedifferenttreatmentofthemachinesideandgridsideofthecontrolsystemcoupled，ensurestheflexibleconnectionbetweenthegeneratorandd，andensuresaconstantoutputDCvoltagewithgooddynamicresponse．Comparedwiththetraditionalv

6、ectorcontrol，IMChasgoodaccuracy．Keywords：doubly-fedwindpowergenerator；vectorcontrol；internalmodelcontrolFoundationProject：SupportedbyNationalScienceandTechnologyResearchProjectofShaanxi(No．2012K06—46)；ScienceandTechnologyPlanofXi’an(No．CXY1129(5))1引言2基于I

7、MC双馈风力发电机空载并网控制VSCF双馈风力发电系统控制分为机侧变换2．1双馈风力发电机的空载并网数学模型器和网侧变换器控制。双馈发电机是高阶非线性双馈电机电压和磁链在d，q坐标系下，采用强耦合系统，使用常规矢量控制动态性能差。发电机定子磁链定向，当双馈电机定子空载达到内模控制[(IMC)对模型要求低、设计简单、稳定状态时．假设定子磁链维持恒定，双馈电机空跟踪性能好、鲁棒性强、控制综合效果好。在此将载时转子电压方程为：IMC理论推广到VSCF双馈风力发电系统中【】f(L广等)一等⋯内模控制器的设计既保

8、证了发电机与电网间的“柔性连接”。又保证了输出直流电压恒定且具有lu等)誓+等)∞警∞。良好的动态响应能力。与传统矢量控制相比．IMC2．2基于IMC的空载并网控制设计具有很好的快速性和准确性。内模控制器【]结构框图见图1。G(s)为被控对象传递函数：M(s)为被控对象的内模；Q(s)为内基金项目：陕西省科技计划工业攻关资助项目(2012K06—模控制器；y(s)为系统输出；R(s)为系统输入函46)；西安市科技计划项目(CXY1129(5