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无刷双馈风力发电系统抗扰动控制研究

[发布时间:2025-05-30 18:58:00] 来源:安博体育入口 阅读:1 次

  该成果主要聚焦无刷双馈电机在海上风力发电中的高性能抗扰动控制,包括抗内扰和抗外扰运行,主要包含三部分的内容,分别是参数鲁棒控制、无位置传感器控制和非理想电网下的控制,如图 1 所示。

  首先所提方法对电机参数变化具有较强的鲁棒性,在电机参数发生明显的变化的情况下仍能保持良好的控制效果。实验中的测试结果如图 2 所示。传统方法在互感参数变化时,有功无功均会出现不同程度的跟踪误差,而且控制绕组电流的幅值也会相应变化;而所提方法能够从始至终保持无差跟踪,控制效果基本不受互感参数变化的影响。

  其次,所提方法不需要位置传感器提供的转速和位置信息,通过调整参考模型和可调模型之间的误差来估计电机实时的转速和位置,其在升速过程中的实验结果如图 3 所示。当转速发生明显的变化时,所提方法的功率跟踪效果不受影响,功率绕组电流畸变率无明显变化;估计的转速能快速准确跟踪实际值,位置误差维持在固定范围内,不受转速变化而变化。

  最后,在非理想电网下,所提方法可以依据不同的需求实现不同的控制目标,还可以保持较强的参数鲁棒性。以其中一个控制目标(控制绕组电流正弦对称)为例,电网电压同时出现畸变和不平衡,实验结果如图 4 所示,能够准确的看出传统方法在非理想电网下功率绕组电流和控制绕组电流均会出现严重的畸变,影响发电质量;而所提方法能够较好实现控制目标,功率绕组电流谐波也有明显减少,明显提高了控制效果。

  1、提出了鲁棒预测操控方法,其在稳态和动态性能上都有良好的表现。改变控制器中的电机参数时,控制效果不受影响;而改变实际的电机参数时,功率在出现跟踪误差后能快速消除静差。

  2、改进了基于控制侧电流的模型参考自适应无位置操控方法。改进后的方法计算简单,估计的信息仍有很高的准确度。将其与所提鲁棒预测控制相结合后,在电机参数变化的情况下,仍能轻松实现快速无差的功率跟踪。

  3、研究了畸变电网下的操控方法,降低了位置观测中的波动,当电机参数变化时,所提方法不仅能分别实现四种控制目标,也能有效抑制电机参数变化的扰动,实现非理想电网下对无刷双馈电机的无位置鲁棒预测控制。

  该项成果主要作为电动机应用于变频调速领域,以及作为发电机应用于变速恒频领域。具体应用场景包括海上风力发电、水力发电机、船舶轴带发电和抽水蓄能电机等。

  本项目的成功实施将为风力发电系统领域提供一种可靠性高、鲁棒性强、维修成本低、动静态性能优异、参数整定容易并且适应非理想电网运行的新型风力发电装置。研究成果将弥补和完善无刷双馈电机系统的理论研究体系,提高其实用性和可靠性,加快基于无刷双馈电机的海上风力发电系统的产业化步伐,对基于无刷双馈电机系统的变频调速、独立负载发电等应用也具备极其重大的借鉴意义。

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