摘 要:根据矢量控制方法,基于积分切换函数的滑模变控制,设计了变速恒频风力发电机的并网控制策略,使系统在全局范围内对参数摄动和外部扰动都具有很好的自适应能力.在控制器中引入了饱和函数,降低了控制增益的大幅切换,保证了定子电压的稳定性.对并网前的动态响应、并网时的过渡过程以及该控制方法对外部扰动的不灵敏性,用PSCAD做了相应的仿真研究,并与传统的PI控制进行对比.
关键词:滑模控制;并网;双馈风力发电机;鲁棒性
变速恒频双馈风力发电机采用的是绕线式异步发电机,其定子绕组接入工频电网,转子侧通过改变供电电源的频率、幅值、相位、相序来实现变速恒频控制.采用交流励磁后,根据电网电压和发电机转速来调节励磁电流,进而调节发电机输出电压来满足并网条件,因而可在速度变化的较大范围内实现并网[1-2].随着风力发电单机容量的不断增大,变速恒频风电机组已经成为今后风电机组的主流.如何安全、稳定、准时的实现并网,是当前风力发电研究的首要问题,国内外学者已经做了很多相关研究[3-5].这里在其研究的基础上,利用滑模变结构控制,通过对矢量变换后的转子电压的m(磁场)轴和t(转矩)轴分量进行控制,产生空间矢量PWM(SVPWM)的输入指令.用PSCAD仿真软件进行了相应的仿真研究,仿真结果证明了该控制方法的有效性.
在变速恒频双馈风力发电机的并网调节中,根据交流电机矢量控制和磁场定向原理,采用积分滑模变结构控制(IVSC),使系统对参数的摄动以及外部扰动具有完全的鲁棒性,可迅速、准确地实现并网.考虑到变结构控制增益的大幅切换会对定子电压产生波动,控制器中引入了饱和函数,保证了定子电压的输出稳定.仿真分析和比较表明,该方法优于传统的PI控制.
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