独立式双模糊控制ACEG变速恒频发电系统研究.pdf

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1、帚4O巷弗11剜吧刀吧衩界V．斗b．．2012年11月独立式双模糊控制变速恒频发电系统研究孙小虎，杨润生，解璞(军械工程学院，河北石家庄)摘要：交流励磁发电机()可实现有功、无功功率和转速的解耦控制，能改善超高压电力系统稳定性，实现变速恒频发电。系统具有多变量、非线性、强耦合和参数不确定性的特点。传统的控制难以解决系统耦合问题，矢量控制方法能实现控制变量解耦，却依赖具体数学模型，难以反映电机参数变化。提出了一种基于模糊矢量的控制策略，开发了一套实用小型交流励磁发电系统。实验证明该系统输出稳定，谐波少，调节迅

2、速，动态稳定性良好。关键词：交流发电机；交流励磁；变速恒频；双模糊中图分类号：TM3文献标识码：A文章编号：一1o0X()一一ACEG---SU一。一。(，，)：)，-●-。．，，，，-●●，，，‘：；；一-；1引言行仿真研究。所设计的控制方式能有效提高系统动、暂态稳定性。文献[3】对双馈风力并网模型进，即异步化同步电机，采用转子绕组交行了研究．对减少并网运行冲击．提高系统运行可流励磁，具有变速范围广，过载能力强的优点。靠性有积极意义；但文献[2一】的仿真实验均建立系统具有多变量、非线性、强耦合和参数不在单

3、机无穷大系统之上。不适用于独立式电机和确定的特点。随着控制理论的发展，有学者尝试将小型系统控制。一些先进的控制理论引入系统。文献『11提此处提出一种双模糊控制方法，利用矢量定出了采用小脑模型神经网络自适应控制策略．对向完成控制参量解耦控制．利用模糊推理调整稳态调节和暂态特性进行仿真研究，对系统模型参数。将矢量控制与模糊推理结合起来，克服结构和参数变化、负荷扰动均有良好的适应性和了传统控制不能解除控制变量耦合及模糊推鲁棒性，控制品质优良。该方法虽可摆脱固定数学理无精准数学模型的缺陷．并利用模糊矢量控制模型的约

4、束，但过分依靠设计者的经验，推断过程方法开发了一套小型独立式交流励磁发电系统。复杂，且普适性差。文献[2]利用状态反馈线性化的实验证明，该系统谐波少，稳态输出稳定，暂态调节思路，得出一套新型实用的非线性励磁控能力强，对设计小型交流励磁系统有较强指导意义。制规律，通过最优励磁策略对单机无穷大系统进2ACEG同步坐标系数学模型定稿日期：一一首先，假设：①忽略定、转子电流高次谐波和作者简介：孙小虎(一)，男，山东诸城人，硕士研究生空间磁势高次谐波分量；②忽略电机铁心磁滞、涡研究方向为野战电力支持技术、军用电站测控

5、技术。流损耗及磁路饱和的影响；③转子励磁变换器能独立式双模糊控制ACEG变速恒频发电系统研究满足转子励磁电流输出要求，不计其定子电阻和4双模糊控制方案损耗。此处ACEG定子侧方向为发动机惯例，转当线路电机故障运行状态发生巨大改变或电子侧为电动机惯例。ACEG在d。q坐标系下的电机运行参数测量不准确时。运行矢量控制系统难压方程为：以实现稳态控制和动态跟踪．且ACEG是一个参f=_p+∞1，Uqs~-一Rg广p一1，1、数时变的非线性系统，其运行范围较宽，矢量控制【女=_+pr(￡J，r=qr+pr十∞、归根结

6、底仍是一种线性化的控制方法．不可能在式中：R。，R为定、转子绕组电阻；P为微分算子；to为同步速。大范围内满足线性化条件。实际运行中，采用常规磁链方程为：解耦控制理论对发电机不同工作点的适应能力控f由，。=iq-Lj，制仍十分有限。模糊控制不依赖于发电机精准的【-L，r=r-Lj数学模型．能自动调整控制系数，使系统具有良好式中：￡，L，L为等效定、转子自感及定、转子绕组间互感。的动、静态调节能力和鲁棒性。此处利用了其自适将式(2)代入式(1)，可得：应能力强，设计简单、控制效果优良的特点。-R—￡Bpo)I

7、Lmp一1励磁控制系统采用双模糊控制器。主模糊控一∞1LR-LP(．oiLLP(3)制器控制机端电压，副模糊控制器控制频率。控制-LP∞Rr+Lrp一上器根据制定的模糊控制规则调整输入参数，控制U_JL-toj~-LP上Rr+LP逆变器中各相通断时刻。系统机端电压输出设定式中：03为转差，。=O3l一，为同步转速。为线电压380V，频率输出设定为50Hz。ACEG的转矩方程为：由于被控对象的复杂性和对控制规则描述的TL-To=(J／n)&o,／dt(4)不准确．常规模糊控制难以找出合适的隶属函数，式中：‘，

8、为转子机械惯量；为负载转矩；为电磁转矩；n。为极对数。同时模糊规则存在一定缺陷[5]．此处采用一种基于式(1)一(4)即为ACEG的完备数学模型。连续性智能权函数的模糊控制算法．其结构如图1所示。，K为误差和误差变化的量化因子，为3交流励磁发电机矢量控制策略积分因子。K为比例因子。与常用模糊化方法不由于ACEG系统的复杂性．单变量或多变量同，该方法省去了模糊隶属函数的选取环节，减小控制在稳态调节和动态跟踪时均达不