摘要：以双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,将两相同步旋转坐标系下的转子磁链定向数学模型看作两个子系统,分别设计Backstepping终端滑模控制器,实现最大风能捕获。设计一种基于非奇异终端滑模的DFIG转速和磁链观测器,采用高阶终端滑模面有效抑制抖振。仿真结果表明所设计的观测器和控制器均具有强鲁棒性,能实现无静差跟踪,系统响应快,稳态精度高。

摘要：针对风速多变及外界干扰情况下风电系统出现的风能利用率低、鲁棒性差及安全可靠性差等问题,提出了一种基于能量成形的直驱永磁风电系统最大风能捕获算法。该算法采用能量成形及端口受控哈密顿(PCH)系统方法,从能量平衡的角度,建立永磁发电机(PMSG)PCH系统的非线性模型,设计了PCH系统反馈控制器。通过基于PCH系统控制器和H∞控制器的叠加反馈,设计出能跟踪最佳转矩且具有扰动抑制的PCH系统H∞控制器。实验结果表明,该控制策略实现了风电系统的变速恒频运行、最大风能利用,验证了理论模型和控制策略的正确性、可行性。

摘要：根据自抗扰控制器的原理,设计了风力发电系统的最大风能捕获控制器。将风能转矩的不确定性与系统的摩擦不确定性统一视为系统的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使系统的控制律仅与系统的给定输入和输出有关,减少控制过程中的检测量,将复杂的控制过程简化。通过非线性跟踪-微分器的适当设计,实现了最大风能捕获,证明控制策略的可行性,同时通过参数的改变,验证了该控制方法的具有很强的适应性和鲁棒性。

摘要：为解决风力双馈电机在低风速及风速波动较大情况下转速暂态性能差、风能捕获效率低等问题,提出了一种面向双馈电机最大风能捕获的新型非线性积分滑模(NNISM)控制策略。设计了一种具有自饱和特性的新型非线性积分滑模控制器,其控制方法具有参数可调节、利用非线性势能函数规避积分超饱和效应等特点,以使整体系统具有更小的抖振;结合风力机风能利用系数和最大叶尖速比运算出风力双馈电机处于最佳叶尖速比下的最佳转速并输入至系统中,以使系统达到最大风能利用状态;构建了一套面向双馈电机最大风能捕获的新型非线性积分滑模控制系统,在组合风速变动情况下对NNISM控制器进行参数设定,以使系统于低速状态或风速波动较大情况下具有较好的动态性能。仿真结果表明,该新型非线性积分滑模最大风能捕获控制策略的控制性能不会在低速状态或风速波动较大情况时下降,具有转速超调量小、跟随速度快、鲁棒性能强等优点,可以完成最大风能捕获的控制目标,具有广泛的应用前景。

摘要：针对变速恒频双馈风电机组,讨论了基于空气动力转矩和风速估计的最大风能捕获问题。在分析了风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组非线性数学模型,并运用反馈线性化理论设计了非线性控制器。该控制器具有2个输出变量,即发电机转子侧d轴和q轴电压分量。q轴电压分量用于强迫风力机运行于最优转速,实现最大风能捕获;d轴电压分量用于调节系统的无功功率输出,实现系统铜耗最小化。仿真结果表明了所提出的控制策略的正确性和有效性。

摘要：小型永磁直驱风力发电系统具有非线性、强耦合的特点以及小重量和低成本的应用要求,其若采用传统的叶尖速比法进行风电机组最大风能捕获控制,在风速变化时,会存在动态性能不佳的问题。为此,文章提出了一种基于逆系统的最大风能捕获方法,其以永磁同步发电机(PMSG)为对象,引入逆系统的方法对PMSG系统进行线性补偿。该方法需要对PMSG的转子角度、速度以及机械转矩进行观测,采用常规机械式传感器会增加小型风力发电系统的重量、体积以及设计成本,而传统的无传感器技术(如滑模观测器)又存在自身抖动大的问题。对此,文章为所提方法设计了一种改进型滑模观测器。仿真结果表明,所提控制方法相较于传统的叶尖速比法具有更好的动态解耦性能,且改进后的滑模观测器能够较大程度地消除自身抖动,并可实现在全速域内准确地观测PMSG的转子角度、速度以及机械转矩。

摘要：针对双馈风力发电机(DFIG)这类复杂的强耦合、非线性系统,利用Backstepping终端滑模设计控制器实现最大风能捕获.采用微分跟踪器(TD)安排参考输入信号,解决初始误差大的问题.基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO),对磁链和转速进行估计,以降低磁链和转矩脉动,实现无传感器运行,并对耦合等扰动项进行观测且加以补偿,从而简化Backstepping终端滑模控制器的设计.针对控制器和观测器中待整定参数较多的问题,利用萤火虫算法(FA)进行参数寻优.结果表明:该方案能够实现无静差跟踪,提高了系统的控制精度.

摘要：在分析了永磁同步发电机数学模型的基础上,以实现额定风速下风能的最大捕获为目标,采用滑模控制和模糊控制相结合的方法,提出了一种新的自适应模糊切换控制方法。该方法使得风电系统在额定风速以下时,能够根据风速的变化实时地改变电机转速,从而获得最佳叶尖速比,实现最大功率追踪的目标。仿真结果表明,自适应模糊切换控制方法可以有效实现额定风速下的最大风能捕获,同时弥补非线性给系统带来的影响,提高了系统的鲁棒性和稳定性。

摘要：讨论了具有随机性风速变化和非线性的风电系统的最大风能捕获控制问题,系统采用基于无源性控制方案下的浆距角和触发角双输入控制方案,通过选择适当的状态稳态特性和注入阻尼的方法,将风能的最大捕获与系统的全局稳定性相结合,设计出了一种对风速变化和参数摄动具有鲁棒性且使风电系统具有良好动态特性的控制系统。仿真结果显示,对于具有随机性风速变化和变参数风电系统,该控制策略可以实现风能的最大捕获。

摘要：针对离网型双馈异步风力发电机组(DFIG)不能实现最大风能跟踪问题,提出一种基于可变负载的最大风能捕获控制方案。基于风机最优功率曲线,检测转子转速计算转矩参考值与发电机电磁转矩反馈值比较,所获误差信号用于控制可变负载,实现最佳功率捕获。同时,针对定子电压易受负载投切的影响,采用定子磁链强迫定向方法,考虑励磁电流暂态过程的影响,结合前馈补偿设计双电流闭环控制器,抑制定子电压扰动。为验证控制策略有效性,在MATLAB/Simulink环境下建立兆瓦级仿真模型,结果表明可变负载可有效实现最大风能捕获,定子输出电压幅值及频率稳定。