变速恒频风电机组的变结构控制研究

风力发电论文 双馈电机论文 复合滑模控制论文
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随着世界经济的发展和人类社会的进步,人们对化石能源的消耗日益增多,在化石能源面临枯竭的危险时,人们不得不寻求新的可再生能源。风能是一种绿色清洁的可再生能源,且风力发电技术日趋成熟,其中变速恒频双馈风力发电机组被广泛应用于各大风场,已成为研究的一个热点。论文首先系统研究了双馈电机定子磁链定向的矢量控制技术,对传统的双PI控制系统进行了仿真研究。其次,为了让双馈电机有功功率与无功功率解耦控制有更好的动态品质,改善其调节时间和超调量,引入了滑模变结构控制,并分析其优缺点。仿真验证表明,滑模变结构控制可以很好的改善系统的动态品质,但同时也引入了一个新的问题——抖振问题。最后,结合两种控制策略的特点,本文提出了一种新的控制策略——复合滑模控制。复合滑模控制策略综合了PI控制与滑模变结构控制技术,在滑模变结构控制器上并联了一个PI控制,利用Matlab/Simulink软件搭建了双馈风力发电机系统的模型并进行了仿真分析。仿真结果表明,复合滑模控制能够实现双馈电机有功功率与无功功率的解耦控制,有效的抑制了滑模变结构控制固有的抖振现象,并且比PI控制、滑模变结构控制具有更好的动态响应能力;而且当双馈电机参数发生变化时,系统能够保留滑模变结构控制抗扰动强的优点,仍保持原来的稳定状态而不受影响,具有很强的鲁棒性。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第1章 绪论第9-15页
    1.1 选题背景第9-10页
    1.2 变速恒频双馈风力发电系统第10-11页
    1.3 滑模变结构控制技术第11-13页
    1.4 国内外双馈电机控制方法研究动态第13页
    1.5 课题研究内容第13-15页
第2章 滑模变结构控制的理论概述第15-23页
    2.1 滑模变结构控制的基本概念第15-17页
        2.1.1 滑动模态及其数学表达式第15-16页
        2.1.2 滑模变结构控制的基本定义第16-17页
    2.2 滑模变结构控制的设计目标第17-20页
        2.2.1 滑动模态的存在性第17页
        2.2.2 滑动模态的可达性第17-18页
        2.2.3 滑动模态的稳定性第18页
        2.2.4 动态品质第18-20页
    2.3 滑模变结构控制的性质第20页
    2.4 滑模变结构控制的抖振问题第20-22页
    2.5 本章小结第22-23页
第3章 双馈电机数学模型及矢量控制的基本原理第23-35页
    3.1 双馈电机在三相静止坐标系下的数学模型第23-26页
    3.2 坐标变换第26-29页
        3.2.1 坐标变换的思路与原则第26-27页
        3.2.2 变换矩阵第27-29页
    3.3 同步旋转坐标系下双馈电机的数学模型第29-30页
    3.4 基于定子磁链定向的d-q坐标系下的双馈电机数学模型第30-32页
    3.5 传统双PI控制系统的仿真研究第32-34页
        3.5.1 传统双PI控制系统框图第32-33页
        3.5.2 传统双PI控制系统的仿真研究第33-34页
    3.6 本章小结第34-35页
第4章 变速恒频双馈风力发电机的滑模变结构控制仿真研究第35-41页
    4.1 滑模变结构控制系统框图第35页
    4.2 滑模变结构控制器设计第35-37页
    4.3 滑模变结构控制系统的仿真研究第37-40页
        4.3.1 有功功率的独立调节过程第37-38页
        4.3.2 无功功率的独立调节过程第38-39页
        4.3.3 模型鲁棒性测试第39-40页
    4.4 本章小结第40-41页
第5章 变速恒频双馈风力发电机的复合滑模控制仿真研究第41-47页
    5.1 复合滑模控制系统框图第41页
    5.2 复合滑模控制器设计第41-42页
    5.3 复合滑模控制系统的仿真研究第42-46页
        5.3.1 有功功率的独立调节过程第42-43页
        5.3.2 无功功率的独立调节过程第43-44页
        5.3.3 模型鲁棒性测试第44-46页
    5.4 本章小结第46-47页
第6章 总结与展望第47-48页
参考文献第48-51页
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果第51-52页
致谢第52页
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