永磁同步風力發(fā)電機的自抗擾控制
曹夢瑩1，余淼2，李娟1，王晨豪1，徐怡雯1
（1 揚州大學 水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127；2 江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225129）
摘 要：針對永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng)存在的建模誤差、內部模型的不確定性、外界環(huán)境的多重擾動等問題，提出一種不依賴于數(shù)學模型、抗干擾能力強且易于實現(xiàn)的復合自抗擾控制方法。該方法以實現(xiàn)最大功率跟蹤為控制目標，采用自抗擾控制，基于最佳葉尖速比調控電機轉速，利用擴張狀態(tài)器實時估計系統(tǒng)總干擾，且通過前饋通道進行干擾補償，從而提高轉速跟蹤能力，并結合傳統(tǒng)PI 進行反饋控制，來提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。仿真結果表明，在不同風速情況下，相比傳統(tǒng)的PI 控制方法，自抗擾控制方法能夠更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率輸出，有效提高了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。
關鍵詞：自抗擾控制；永磁同步風力發(fā)電機；最大功率點跟蹤；最佳葉尖速比
中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2017)08-0001-07
Active Disturbance Rejection Control of Permanent Magnet Synchronous Wind Power Generation System
CAO Meng-ying1, YU Miao2, LI Juan1, WANG Chen-hao1, XU Yi-wen1
（1 School of Hydraulic Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China;
2 Jiangsu Surveying and Design Institute of Water Resources Co., Ltd, Yangzhou 225129, China）
Abstract: Considering the problems such as modeling error, internal model uncertainty and multiple disturbance of external environment in the permanent magnet synchronous wind power generation system, this paper proposed a complex active disturbance rejection control method with high performance of anti-interference which was independent of mathematical model and easy to implement. To track the maximum power, the active disturbance rejection control was used to adjust the motor speed based on the optimum tip speed ratio, the extended state observer was used to estimate the total disturbance of the system in real time and the interference was compensated through the feedback controller to improve the speed tracking capability. The system was combined with the traditional proportion integration (PI) control to improve the stability of the system operation. The simulation results show that under the conditions of different speeds, compared the traditional PI control method, the active disturbance rejection control method can realize the maximum power output of the system, which improves the robustness and anti-interference ability of the system.
Key words: active disturbance rejection control; permanent magnet synchronous wind power generation system; maximum power point tracking; optimum tip speed ratio
參考文獻
[1] 晏俊秋，肖成，張磊. 風力發(fā)電機的模糊PID控制器設計[J]. 河北工業(yè)大學學報，2010，39(2)：44-47.
[2] 孫愛東， 王娟平. 雙饋型變速恒頻風力發(fā)電機PI自適應控制的研究[J]. 科技情報開發(fā)與經濟，2009，19(35)：102-104.
[3] 張先勇，吳捷，楊金明，舒杰. 額定風速以上風力發(fā)電機組的恒功率H∞魯棒控制[J]. 控制理論與應用，2008，25(2)：321-324.
[4] 梁婷婷. 大型風力發(fā)電機的魯棒自適應控制研究[D]. 北京：北京交通大學，2011.
[5] 匡江傳. 基于模糊自抗擾控制的永磁同步電機調速系統(tǒng)研究[D]. 長沙：湖南大學，2012.
[6] 韓京清.自抗擾控制技術[J].前沿科學，2007(1)：24-31.
[7] 高志強. 自抗擾控制思想探究[ J ] . 控制理論與應用，2013，30(12)：1498-1510.
[8] 李先允，陳小虎，唐國慶. 大型雙饋風機穩(wěn)態(tài)運行特性的仿真研究[J]. 電力自動化設備，2005，25(12)：6-9.
[9] 李娟，張克兆，李生權，劉超. 最佳葉尖速比的最大功率自抗擾跟蹤控制[J]. 電機與控制學報，2015，19(12)：94-100.
[10] 王超， 李世華， 田玉平. 基于自抗擾技術的永磁同步電機直接轉矩控制[J]. 電氣傳動，2007，37(7)：14-17.
[11] GAO Zhiqiang.Scaling and bandwidth parameterization based controller tuning[C]//Proceedings of the American Control Conference，2003：4989-4996．
