基于内模的双馈风力发电机组滑模电流控制策略研究

摘要

变流器是双馈异步风力发电机组的重要组成部分，是实现风电机组变速恒频发电的关键，其控制策略影响着机组的稳定运行。同步旋转坐标系下，转子d、q轴电流耦合项中含有定转子电感、电阻等电机参数，而电机参数会随工况变化而改变，造成常规的矢量控制策略无法完全消除d、q轴电流耦合。因此，本文在内模控制结构基础上，结合滑模控制策略对风电机组d、q轴电流进行解耦控制。
　　首先，根据双馈犮电机的结构和工作原理，得到电机等效电路，建立三相静止坐标系下的数学模型，通过三相静止到两相旋转的坐标变换，并且采用定子磁链定向的矢量控制，推导出两相旋转坐标系下双馈发电机的数学模型。
　　其次，根据内模控制原理与特点，结合双馈发电机同步旋转坐标系下的数学模型，对解耦项进行拉氏变换，得出内模结构的基本传递函数，按照内模控制器的设计步骤，给出内模控制器结构，通过内模参数的匹配，获得了满足系统要求的动态响应性能；利用滑模控制原理，结合双馈发电机的数学模型，定义了d、q轴滑模面和电流滑模控制律，采用李雅普诺夫稳定性理论，分析了系统的稳定性，在内模控制器的基础上，给出了基于内模的滑模电流控制结构。
　　最后，搭建了基于内模的滑模电流解耦控制的双馈风力发电系统仿真模型，分别对亚同步、同步、超同步三种风电机组运行工况进行了仿真研究，并与常规控制策略仿真结果进行对比分析。在风速变化时，定子输出有功和无功功率、转子d、q轴电流等主要物理量超调量小、响应时间快、调节时间在；短电机参数变化时，以上物理量与各自原来电机参数不变时相比偏差小、能更好跟随参考值。由此可见，所提控制策略不仅提高了风电机组的动态性能，而且也具有更加优良的鲁棒性。

目录

声明

1绪论

1.1变速恒频的风力发电技术

1.2 DFIG控制策略的研究现状

1.3本文主要研究内容

2.1风力机基本特性及模型

2.2双馈发电机的结构特点

2.3双馈发电机的基本原理

2.4双馈发电机的数学模型

2.5本章小结

3.1内模控制概念

3.2内模控制原理

3.3内模控制的性质

3.4内模控制器设计

3.5本章小结

4.1滑模控制的概念

4.2滑模控制的基本原理

4.3滑模变结构控制系统的抖振及其消弱问题

4.4滑模控制器设计

4.5本章小结

5.1双馈风力发电机组建模

5.2仿真结果和分析

5.3本章小结

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献