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专利号: 2022100073365
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.引入自抗扰控制的高电压穿越控制方法,其特征在于,具体包括如下步骤:步骤1,采集故障发生时刻双馈风机转子侧d轴有功电流、q轴无功电流、d轴电压、q轴电压、定子磁链数据,并设计外环控制策略;

步骤2,针对步骤1采集的数据进行分析DFIG发生故障时转子侧电压、电流、磁链暂态过程,并计算内环传递函数;

步骤3,引入自抗扰控制对双闭环中内环传递函数进行控制。

2.根据权利要求1所述的引入自抗扰控制的高电压穿越控制方法,其特征在于,步骤1具体如下:外环参考值为定子有功功率Ps和无功功率Qs:根据公式(1)设计PI控制器对功率外环进行控制:ird为转子侧d轴电流、irq为转子侧q轴电流、 为转子侧d轴参考电流、 为转子侧为转子侧q轴参考电流;

为定子无功功率参考值, 为定子有功功率参考值,Us为定子电压、ω1为同步角速度、Ls为定子侧电感、Lm为定子与转子间互感、kp为PI控制器的比例系数、ki为PI控制器的积分系数;

为了使双馈风机满功率工作,通常设置有功功率参考值 为1,无功功率参考值为0;通过PI控制功率外环得到dq轴电流参考值,用来作为电流内环传递函数的输入,最终实现对高电压穿越控制能力的提升。

3.根据权利要求1所述的引入自抗扰控制的高电压穿越控制方法,其特征在于,步骤2具体如下:转子dq轴电压表示如下:

公式(3)中,urd为转子d轴电压、urq为转子q轴电压;Lr为转子电感、Rr为转子电阻;

ωslip——转差角频率

ω1——同步角速度

Us——定子电压

根据公式(3)可以看出dq轴分量存在耦合现象,因此需要通过反馈输入的方式进行解耦,实现转子电流d轴分量控制DFIG的有功功率,q轴分量控制DFIG输向电网的无功功率;

udcomp表示d轴反馈输入量、uqcomp表示dq轴反馈输入量,反馈输入量在信号输入SVPWM信号发生器之前给予补偿,因此,在计算内环传递函数时,将反馈补偿忽略;

根据公式(4),可以推导出dq轴控制策略内环传递函数:Gd(s)为d轴内环传递函数、Gq(s)为q轴内环传递函数、Rr转子电阻、Lr为转子电感。

4.根据权利要求3所述的引入自抗扰控制的高电压穿越控制方法,其特征在于,步骤3具体如下:步骤3.1:将系统中的非线性因素、扰动因素全部归结为系统扰动f,设计扩张观测器对系统总扰动f进行实时观测估计,选取状态变量并计算其状态方程,利用公式(7)计算系统输出y与总扰动f关系:b为控制量增益,f为总扰动,u是系统控制量;

状态变量选取:

利用公式(8)设计扩张状态观测器状态方程(9):对公式(9)化简:

β1、β2分别为状态观测器的两个参数,b0为对控制量增益的估计值,z1为扩张状态观测器输出值、用来跟踪y,z2为扩张观测器输出值、用来跟踪总扰动f,A、B、C均为常数矩阵;

步骤3.2:对自抗扰控制进行极点配置,计算控制器带宽、观测器带宽、控制器增益从而控制高电压穿越能力;

根据公式(8)和公式(10)计算得到公式(11):只有A‑LC的特征值需要小于0,x‑z才可以随时间推迟,趋近于0;采用带宽法进行配置得到:β1=2ω0

其中,y为系统输出,w为外部扰动,t为时变的扰动,z为扩张观测器的输出,β1、β2分别为状态观测器的两个参数,L为[β1 β2]的转置,ω0是控制器带宽;

由于系统是一阶

对积分器串联型系统进行简单的PD控制:u0=kp(ref‑z1)    (13)kp=ωc    (14)

ωc是PD控制器增益,u0是经过放大后的电流误差值,ref是功率外环经过PI控制器得到的电流参考值;

因此,自抗扰控制最终需要调节的参数如下:β1=2ω0 kp=ωc。