基于逆系统内模算法双馈风力发电系统解耦控制

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1、<电气开关>(2014．No．2)文章编号：1004—289X(2014)02—0025—06基于逆系统内模算法的双馈风力发电系统解耦控制安友彬，李春茂，张祖杰，李坤(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：应用多变量非线性控制的逆系统方法，将双馈风力发电机这一多变量、非线性、强耦合系统精确解耦成有功和无功两个一阶线性子系统。对形成的伪线性系统，引入一种改进型内模控制结构，提高了控制系统的鲁棒稳定性和高阶无静差跟踪性能。仿真结果表明，提出的基于逆系统内模控制策略成功实现了有功、无功的解耦控制和最大风能追踪控制，系统具有更高的控制精度和稳定性。关键词：双馈

2、发电机；逆系统；双口内模结构；解耦控制中图分类号：TM61文献标识码：BDecouplingControlofDoubly-FedWindPowerGenerationSystemBasedonInverseSystemInternalModelAlgorithmANYou-bin，LIChun—mao，ZHANGZu-jie，LIKun(SchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Applyingtheinversesystemmetho

3、dofmuhivariablenonlinearcontrol，thedoubly-fedwindpowergeneratorpreciselyisdecoupledintotwofirst—orderlinearsubsystemsofactiveandreactivepowerwhichisamuhivariable，nonlin-earandstrongcouplingsystem．Introduceamodifiedinternalmodelcontrolstructuretothepseudolinearsystem，toim—provetherobusts

4、tabilityandhighordernostaticerrortrackingperformanceofthecontrolsystem．Simulationresultsshowthattheproposedinternalmodelcontrolstrategybasedoninversesystem，hassuccessfullyrealizedthedecouplingcontrolofactiveandreactivepowerandthemaximumwindpowertrackingcontrol，thesystemhashighercontrolp

5、reci—sionandstability．Keywords：doubly—fedwindpowergenerator；inversesystem；two-portinternalmodel；decouplingcontrol子电压方程中的交叉耦合项，最终实现转子电压对有1引言功和无功的解耦控制。但是，由于双馈发电机动态过随着传统能源短缺和环境污染13益加剧，以风能程转子反电势的存在，转子电压和转子电流的两个正为代表的可再生能源的开发利用受到很多国家的重交分量并不是完全解耦的关系J，因此通过静态电压视。变速恒频双馈风力发电系统由于运行性能优越、补偿来实现有功和无功解耦

6、控制具有局限性。故上述优点突出，成为风力发电领域广泛应用的主流机控制只能满足系统的稳态性能，而且由于上述控制策型¨J。双馈风力发电系统的高性能控制也成为国内略在系统稳定点附近进行控制器设计，当系统运行参外研究的热点。目前，双馈风力发电系统的控制主要数变化或出现大的扰动时，系统闭环极点可能偏离稳有交流电机变频调速的矢量控制策略、双通道多变量定点而使解耦控制失败。反馈控制策略等J。鉴于矢量控制存在的不足，从双馈风力发电系统它们大都在忽略了定子电阻情况下按照定子磁链非线性本质出发来进行完全解耦的控制设计，提高其矢量或电压矢量定向，认为定子电压与磁链矢量正交，静态和动态性能是

7、很有必要的。本文通过引入基于逆结合电机模型推导出转子电流两个正交分量与输出有系统的内模控制，实现了双馈风力发电系统的精确解功和无功功率的关系，再在内环引人补偿电压消除转耦控制，提高系统鲁棒稳定性和高阶无静差跟踪性能。26《电气开关》(2014．No．2)式中：、尺为定、转子绕组电阻；￡、、为定、2双馈发电机状态方程3／=—2如J一=一转子绕组自感与互感；u、“、“为定、转子电压；定子侧和转子侧都采用电动机惯例，即定、转子电isd、i、ird、为定、转子电流；。、∞。、为发电机同步流都以流人电机方向为正。由电机学理论，两．相同步．角速度、转差角速度和转