【摘要】：為了解決電網(wǎng)電壓不平衡對雙饋異步發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)運(yùn)行造成損害以及達(dá)到消除DFIG網(wǎng)側(cè)有功與無功的2倍頻諧波、網(wǎng)側(cè)電流的負(fù)序分量3種不同控制目標(biāo),提出了一種基于內(nèi)模觀測器和無源控制的DFIG網(wǎng)側(cè)變換器(GSC)控制方法。首先,基于端口受控的耗散哈密頓(PCHD)模型,采用互聯(lián)和阻尼分配無源性控制(IDA-PBC)方法,設(shè)計(jì)出了GSC無源控制器。然后,針對控制器中電流環(huán)存在參數(shù)攝動、干擾等不確定因素,在無源控制基礎(chǔ)上加入了基于內(nèi)�？刂�(IMC)的狀態(tài)觀測器,而觀測器參數(shù)由極點(diǎn)配置方法優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了對電流的補(bǔ)償控制,使得電流穩(wěn)態(tài)波動變小。最后,Matlab/Simulink軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)的結(jié)果均表明,所提的內(nèi)環(huán)采用無源和內(nèi)模的協(xié)調(diào)控制、外環(huán)采用PI控制策略較傳統(tǒng)的雙閉環(huán)PI控制方法,具有參數(shù)易調(diào)節(jié)、動態(tài)響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

，其結(jié)構(gòu)簡單，且能有效抑制系統(tǒng)參數(shù)攝動和干擾的作用[17-19]。本文所提的IMO與PBC相結(jié)合的新控制方法[20-21]，能在減小不平衡電網(wǎng)電壓對RSC系統(tǒng)的影響、提高RSC系統(tǒng)不平衡電網(wǎng)電壓的穿越運(yùn)行能力的同時，抑制系統(tǒng)參數(shù)攝動和干擾等不確定因素對網(wǎng)側(cè)電流的不利影響。Matlab/Simulink仿真實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，本文新方法不僅具有全局穩(wěn)定性，不依賴于RSC系統(tǒng)某些特定的結(jié)構(gòu)屬性，而且能夠有效地抑制電流紋波，實(shí)現(xiàn)電流補(bǔ)償，是一種有效地非線性控制策略。1網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型1.1網(wǎng)側(cè)變換器的模型圖1為網(wǎng)側(cè)變換器的結(jié)構(gòu)框圖。圖1中，ua、ub、uc為電網(wǎng)電壓，va、vb、vc為GSC交流側(cè)電壓，Rg為線路阻抗與電感等效串聯(lián)電阻總和，Lg為濾波電感，ia、ib、ic為GSC輸入電流，C為直流母線的電容，udc為直流母線的電壓，iload為網(wǎng)側(cè)流到RSC的電流。電網(wǎng)不平衡情況下，DFIG網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型是由正序模型和負(fù)序模型組成。dq軸正交坐標(biāo)系下的正序模型為pppppgg+gg+gg+g+g+pppppgg+gg+gg+g+g+ddqddqqdqqLiRiLωiuvLiRiLωiuv(1)負(fù)序模型為nnnnnggggggggnnnnnggggggggddqddqqdqqLiRiLωiuvLiRiLωiuv(2)式中：上標(biāo)p、n分別代表正、負(fù)序分量，下標(biāo)d、q代表dq軸分量，+、代表坐標(biāo)軸的正、反轉(zhuǎn)方向，如：pgdu、pgdv、pgdi和pgqu、pgqv、pgqi分別為正序分量在正轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸和q軸上的網(wǎng)側(cè)電壓分量、交流側(cè)電壓分量、電流分量；ngdu、ngdv、ngdi和ngqu、ngqv、ngqi為負(fù)序分量在負(fù)轉(zhuǎn)坐?

程啟明，譚馮忍，程尹曼，等：電網(wǎng)不平衡下基于內(nèi)模觀測器和無源控制器的DFIG網(wǎng)側(cè)變換器控制方法研究3285側(cè)變換器控制原理框圖如圖2所示。圖2中，12r/2s+C、12r/2sC分別為兩相旋轉(zhuǎn)到兩相靜止坐標(biāo)系的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)算;*dcu為電容上直流電壓的給定值。電網(wǎng)不平衡下GSC控制一般都采用是基于電壓定向VC控制的電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)PID控制，但此法需要多次坐標(biāo)變換，增加了控制難度與誤差，實(shí)時性與抗擾性差，魯棒性也不強(qiáng)。為了解決上述問題，本文提出了在電網(wǎng)不平衡下GSC新的雙環(huán)控制策略，即電壓外環(huán)仍采用PID控制，電流內(nèi)環(huán)采用本文提出的IMO內(nèi)模觀測器與PBC無源控制相結(jié)合的控制策略。外環(huán)電壓環(huán)的PID控制器輸出后與直流母線電壓相乘得到有功功率的參考值，，然后再經(jīng)過3種控制目標(biāo)下式(5)、(6)和(7)計(jì)算，就可得到內(nèi)環(huán)電流環(huán)網(wǎng)側(cè)電流的參考值。網(wǎng)側(cè)電壓、電流的瞬時值經(jīng)過改進(jìn)型二階廣義積分器（SOGI）正負(fù)序分離后[22]，得到的正負(fù)序電流值，通過IMO內(nèi)模觀測器，由式(26)、(31)計(jì)算，得到內(nèi)環(huán)電流補(bǔ)償量。此時，電流內(nèi)環(huán)采用2個IMO+PBC無源控制器，它們分別在正、負(fù)SRF中控制各自的正、負(fù)序分量，使得各電磁量的正、負(fù)序分量在各自坐標(biāo)系中變?yōu)橹绷髁�，以方便控制�?仿真分析在Matlab/Simulink仿真平臺中對上面提出的基于IMO和PBC相結(jié)合的DFIG網(wǎng)側(cè)變換器正負(fù)序控制方法的可行性進(jìn)行了仿真研究。系統(tǒng)仿真參數(shù)取值為：雙饋電機(jī)的主要參數(shù)取值見表1；內(nèi)模觀測器(IMO)參數(shù)為：ΔRg=0.2δRg0，ΔLg=0.2δLg0，q、d軸的不可測干擾量εq=εd=5δ，(其中δ為0均值、幅值為±1.0均勻分布隨機(jī)噪聲)；在滿足系統(tǒng)嚴(yán)格無源的基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡化控制器結(jié)構(gòu)，選�。鹤枘嵯禂�(shù)gpgn212g
【作者單位】： 上海電力學(xué)院自動化工程學(xué)院;同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(61573239) 上海市重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃(14110500700) 上海市電站自動化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(13DZ2273800)~~
【分類號】：TM46

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本文編號：2519620