基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,文中提出一种扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略,内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制。首先,应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等不确定项进行估计,无需系统的精确数学模型即可设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制。此外,引入功率差前馈环节,可减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后,对负载变化和滤波参数摄动2个算例进行仿真。结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。

基于新型幂次趋近律的DFIG滑模直接功率控制

针对采用PI控制时双馈风力发电系统在参数摄动情况下控制性能不佳及传统趋近律滑模控制存在抖振等问题,提出一种基于新型幂次趋近律的双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)滑模直接功率控制策略。首先建立DFIG的数学模型,然后针对滑模控制存在的抖振问题提出一种新型幂次趋近律,该趋近律可随着系统状态位置的变化自动调整趋近速度,使系统状态量平滑地进入滑模面,从而减小抖振。最后将此趋近律应用于DFIG滑模直接功率控制系统中。仿真结果表明提出的新型幂次趋近律滑模控制策略能够有效地降低系统抖振,增强系统鲁棒性。

基于扩张状态观测器的DFIG滑模直接功率控制

为提高双馈风力发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的运行性能,提出一种扩张状态观测器与二阶滑模控制相结合的DFIG直接功率控制策略。首先,分析了以有功、无功功率为状态变量的DFIG数学模型。然后,引入扩张状态观测器,对系统状态变量与包含大量耦合项以及辅助激励变量项等因素在内的集总不确定项进行估计。最后,设计基于super-twisting算法的二阶滑模控制方法,并运用Lyapunov第二法证明了其稳定性。通过Matlab/Simulink仿真并与二阶滑模控制进行对比验证,结果表明,该控制策略能削弱功率和电磁转矩的抖振,增强了系统鲁棒性。