基于自抗扰变速恒频双馈风力发电机并网控制研究

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1、第38卷第2期四川I电力技术Vo1．38。No．22015年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．，2015基于自抗扰的变速恒频双馈风力发电机并网控制研究田永贵，王奔，李小明，吴桂良。李慧(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：将矢量控制技术、非线性函数和自抗扰技术相结合，提出了一种新型的变速恒频双馈风力发电机空载并网控制策略。双馈异步风电机在幽坐标系下的数学模型是非线性耦合系统。采用把系统分成“动态耦合”部分加上“静态耦合”部分的方法，并且在控制量和输出量之间并行地嵌入自抗扰控制器来实现转子电压线性化解耦。利用Mat

2、lab软件搭建变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型，进行仿真分析。仿真结果表明，所采用的控制策略能够完成双馈异步发电机的柔性接入电网，并网运行效果理想，实现了定子输出有功功率与无功功率的解耦控制。与PI控制策略相比，自抗扰控制方案具有更好的动态响应性能。关键词：风力发电机；矢量控制；自抗扰控制；解耦控制；并网Abstract：Acontrolstrategyispresentedforno—loadcutting—inofVSCFdoubly—fedwindpowergenerator．whichcombinesthevectorcontrol，nonlinearfun

3、ctionandauto／activedisturbancesrejectioncontrol(ADRC)．Themathematicmodelofdoubly—fedwindpowergeneratorisanonlinearcouplingsystemind—qcoordinates．Thesystemisdividedintotwoparts，”dynamiccoupling”and”staticcoupling”，andembeddedauto／activedisturbancesrejectioncontrollerinparallelbe—tweenthe

4、inputvectorandtheoutputvectortorealizethelinearizeddecouplingofrotorvoltage．ThesimulationmodelofVSCFdoubly—fedwindpowergenerationsystemisestablishedwithMatlab．ThesimulationresultsshowthatthegeneratorCanbeflexiblyconnectedwithpowerdundertheproposedcontrolstrategy．Theproposedcontrolstrate

5、gyrealizesthedecouplingcontrolofactiveandreactivepowerofstatoroutputandhasagoodperformance．ComparedwithPIcontrolstrategy，ADRCcontrollershowsabetterdynamicresponseperformance．Keywords：windturbine；vectorcontrol；ADRCcontrol；decouplingcontrol；cutting—in中图分类号：TM734文献标志码：A文章编号：1003—6954(2015)

6、02—0067—06troller，ADRC)引入双馈电机并网发电系统中，避免0引言了控制系统对复杂数学模型的过度依赖，具有很强的鲁棒性。近年来，采用变速恒频双馈电机的风力发电系ADRC理论是20世纪90年代提出的一种控制统成为国内外电力科研的一个热门方向。国内外许策略。该方法吸收了现代控制的理论成果，继承并多学者对这种变速恒频双馈电机并网发电系统的数发扬了PID思想的精髓，融合了非线性控制的理念，学模型及控制策略进行了深入研究。文献[1—4]却又消除了PID、非线性PID控制所固有的一些缺建立了风力发电系统基于同步旋转坐标系下的数学点。ADRC技术已经在航空、航天、

7、电力、化工、生物模型，并用反馈线性化理论、变结构控制理论、鲁棒等领域得到广泛应用。这种控制方法对被控对象的控制理论、逆系统等多种控制方法设计了转子侧控数学模型依赖低，具有响应速度快、控制精度高、超制器。文献[5]设计出一种基于指数趋近率的积分调量小和鲁棒性强等优点。文献[6]将ADRC引入变结构控制策略，并分别在理想情况和电网电压波到风力发电变桨系统中，结果表明自抗扰控制具有动情况下的双馈风力发电系统空载并网过程进行仿良好的动态性能及对风速扰动的鲁棒性。文献[7]真分析，改善了系统在电压波动时的运行特性。由将自抗扰技术引用到三相电压型整流器中，并优化