[发明专利]一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法，主要包括永磁同步风力发电机、永磁同步风力发电机矢量控制系统、控制器组和SVPWM模块；所述控制器组包括切换器、滑模控制器、自抗扰控制器。控制方法是S1:构建由转速环和电流环双闭环控制的所述永磁同步风力发电机矢量控制系统；S2:构建所述永磁同步风力发电机的数学模型；定义所述永磁同步风力发电机的状态变量，构建系统状态方程；S3:设计一个切换器；S4：构建所述控制器组：S5:将所述控制器组应用于所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的转速环，通过PI控制器控制所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的电流环。可以有效降低海上恶劣的工作环境对永磁同步风力发电机较强的干扰作用。

技术领域

本发明涉及永磁同步风力发电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法。

背景技术

化石能源的使用带来的环境问题日益严重，促进了新能源的开发与使用。我国风力资源丰富，风能作为一种可再生的清洁能源，是代替传统能源的有效方式。随着永磁材料和电力电子技术的迅速发展，永磁同步风力发电机(PMSG)的性能也大幅提升。永磁同步风力发电机励磁性能优异，且具有体积小，重量轻，功率高等优点目前广泛应用于用于风力发电机和航空航天高速发电机等领域。

永磁同步风力发电机组控制系统一般采用矢量控制策略。矢量控制的基本思想就是通过坐标变换对永磁同步风力发电机的磁链、电压和电流进行解耦，得到相应的转矩和磁场分量，分别由电流控制。这与直流电机类似，永磁同步风力发电机的电流与转子稀土永磁体产生的磁通是互不干扰的，便于控制，转矩恒定，脉动相对较小，可以获得良好的动态性能和较宽的调速范围。由于永磁同步风力发电机是一个多变量、强耦合、非线性的复杂对象，海上恶劣的工作环境对永磁同步风力发电机有较强的干扰作用会引起控制效果大幅下降。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法，用于解决上述背景技术中提出的一个或是多个问题。

为了达到上述目的，本发明提供了了如下技术方案：一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法，其特征在于，包括：永磁同步海上风力发电系统，所述永磁同步海上风力发电系统包括永磁同步风力发电机、永磁同步风力发电机矢量控制系统、控制器组和SVPWM模块；所述控制器组包括切换器、滑模控制器、自抗扰控制器；

控制所述永磁同步海上风力发电系统的步骤：

S1:构建由转速环和电流环双闭环控制的所述永磁同步风力发电机矢量控制系统；

S2:构建所述永磁同步风力发电机的数学模型；

定义所述永磁同步风力发电机的状态变量，构建系统状态方程；

S3:设计一个切换器；

S4：构建所述控制器组：

S41构建所述滑模控制器；

S42构建所述自抗扰控制器；

S43所述切换器控制所述滑模控制器和所述自抗扰控制器的开关；

S5:将所述控制器组应用于所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的转速环，通过PI控制器控制所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的电流环，进而对永磁同步风力发电机矢量控制系统进行控制。

优选的，所述步骤S2包括：

永磁同步风力发电机的数学模型为：

式中，i_q为q轴电流；u_q为q轴电压；L_s为定子电感；R为定子电阻；ω_m为电机的机械角速度；J为转动惯量；p_n为极对数；ψ_f为转子永磁磁链；T_L为负载转矩。