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1、控制变速风力涡轮机驱动双馈式感应发电机使用模糊PI控制摘要：本文提出一种风能转换系统的研究分析(WECS)基于双馈式感应发电机(DFIG)连接到电网。这项工作的目的是应用,比较动态的表演的两种类型的控制器(即经典PI和模糊PI)WECS跟踪和鲁棒性对风波动以及对能源的质量产生的影响。一个向量控制定子磁通定向的DFIG也控制了主动和被动之间的权力定子和电网,进一步实现最大风能捕获。显示的有效性控制系统的性能分析方法的仿真分析和比较机器的性能。关键词:风能转换系统;双馈式感应发电机;矢量控制;PI控制;模糊PI控制。1 介绍双馈感应式电机是一个电气与绕线转子三相异步电机访问控制。自从权力由转子侧(
2、滑)滑成正比,能源需要电源转子侧变流器转换器处理,只有一小部分的整体系统权力1,2。这是很有吸引力的能源发电和大功率传动的应用程序。模糊基于逻辑(FL)风力发电控制技术提出了3。控制器的给定系统能够嵌入,在控制策略中,定性的知识和操作员的经验或现场工程师的过程,但是被批评的限制,如缺乏正式的设计方法,很难预测和稳定鲁棒性脂肪肝的控制系统4。本文的目的是提供完整的建模和仿真分析和性能比较,风力涡轮机驱动的双重美联储异步发电机通过使用经典PI和模糊PI控制器。采用模糊pi控制策略控制积极的和无功功率,实现最大风能捕获。仿真结果表明,该策略快速动态响应,良好的鲁棒性和低的依赖模型参数。图1。双馈感应
3、发电机(DFIG)命名法 定子和转子电压组件d-q参考系。 定子和转子电流组件d-q参考系。 定子和转子磁通组件d-q参考系。 定子频率,转子转速和机械转子速度分别。 分别滑和极对的数量。 积极反应分别定子功率和涡轮机械力量。 机械和电磁扭矩分别。 风速、螺旋角、尖速度分别配给和功率系数。2.风力发电机模型A.涡轮模型从风机械功率转移到空气动力学6中给出了转子-13: 因此,输入扭矩的传动机械系统是:其中t,是气动转子速度。功率系数可以表示的螺旋角和技巧的速度比5 并给出了功率系数:C1 = 0.5,C2 = 116,C3 = 0.4,C4 = 0,C5 = 5,C6 = 21。是来自:因此,
4、提示速度比在(13)可以改写为:功率系数与泵的特点是如图2所示。在特定的值风力发电可以控制通过调整提示速度比率或螺旋角13图2。Cp ( )曲线的例子B. DFIG模型在旋转磁场参考系,DFIG的模型如图3所示:图3。DFIG的停放模型定子和转子电压方程和通量组件下面14:电磁和力学特性扭矩的方程14:3. 控制活动和DFIG的无功功率图4表示DFIG的活跃和无功功率的控制:图4。控制电源与定子之间的网络实现定子活跃和无功功率向量控制说明在图4中,我们选择一个d - q参考帧同步与定子磁通8-10。通过设置定子磁通矢量与d-轴，我们有注意,这个扭矩代表风力涡轮机的干扰和负面价值。电磁转矩和有功
5、功率只会取决于q-轴转子电流。忽略每相定子电阻Rs(这是为中、高功率的机器用于风能转换系统)9,定子电压和通量可以改写如下:定子活跃和无功功率和电压是由:在稳定状态,二阶导数条款(12)是零。第三条款构成交叉耦合条件。表示系统的内部模型的方块图呈现在图5中。相关的输入块代表简化转子变频器模型。了解方程(11)和(12),然后可以综合监管机构。图5)。电力系统的框图 4控制器合成本节涉及的合成PI和模糊PI控制器。两个控制器都旨在实现以下控制目标12:表现活跃的和无功功率参考跟踪; 有效抗干扰性; 参数的鲁棒性。第一个目标引起的快速动态瞬态响应,但它可能会导致一些调优参数显式行动的动力响应。第二
6、个目标考虑了非线性和交叉耦合条件。最后一个目标是给闭环参数不在乎属性对过热和老化。,为此,我们将合成两个控制器即PI和模糊PI。A. PI控制器设计每个轴上电源框图相当于一阶传递函数如图6所示12.图6。等效PI控制方案保持对称的开环的特性,控制器的收益是自愿选择对称:和得到了A和B的值:这是一个简单和快速的控制器来实现。图7显示了一个封闭的循环系统纠正了PI控制器。图7。PI控制器结构开环的传递函数包括监管机构是:取消我们添加了一个极零极点位置相同,方程(15)给出了一个极价值。开环的传递函数就变成:表达的闭环传递函数是:响应时间(5%)= 10和表达式给出了方程(18)。B 模糊PI控制器
7、设计根据DFIG的运行特性和控制要求,提出了模糊PI控制策略,系统结构,如图8所示。它由一个模糊PI控制器7。这个合成的方法获得调度技术,作用于PI控制器的参数(),在控制系统的不同。这使得PI控制器适应非线性系统。模糊控制器的参数调整PI和生成新的参数,它适合所有的操作条件下,基于误差及其衍生品。和大多数发达控制器使用建议的简单图Mamdani15。图.8。模糊pi控制器结构使用PI控制器参数被规范化区间0,1,使用下面的线性转换11:模糊控制器的输入是:错误(e)和衍生品(de / dt)的错误,输出:规范化的价值比例动作()和()的归一化值积分行动。有3个隶属度函数的输入信号,而比例增益
8、有4和积分增益有2。3积极和无功功率控制器的隶属度函数的输入设计如图9所示。(a),隶属度函数为比例增益和积分增益的活性和无功功率控制器设计如图9所示。(B) 图9 (a)错误及其隶属函数变化; ( b) 和隶属度函数其中:负面大指出NB;零指出泽;积极大指出PB;积极的媒介指出议员;积极小指出PS积极的和无功功率控制器的模糊规则,如图所示:表1规则库的模糊控制器 表2模糊控制器规则库eUNBZEPBNBZEZEZEde/dtZEPBPSPBPBZEPMZEeUNBZEPBNBPBPBPBde/dtZEZEPBZEPBPBPBPB一旦得到了价值观和新的计算PI控制器的参数方程(11):5仿真结
9、果有效地分析系统和比较这两个控制器,提出一套模拟测试已经执行了0.1秒,使用Matlab仿真软件环境。2监管机构由两个不同的标准的测试和比较,即参考跟踪,由不同的参数系统和鲁棒性。DFIG和涡轮参数用于模拟表3和4所示,分别。A参考跟踪首先测试机在1500 rpm的理想环境模式和驱动。不同的步骤输入一个活跃的和无功功率应用,我们观察到的响应得到经典PI和模糊PI控制器。结果呈现在图10。图10动态反应活性和无功功率阶跃变化(a)使用PI控制器; (b)使用模糊PI控制器B 鲁棒性为了测试两个控制器的鲁棒性,互感Lm的价值下降了其标称值的10%。图11 11(a)和(b),显示参数变化对活性的影
10、响和无功功率两个控制器的响应。图.11。有功和无功功率与Lm变异行为(a)使用PI控制器; (b)使用模糊PI控制器这个测试清楚地表明,在经典的PI调节器,时间响应强烈改变而提出的模糊PI控制器几乎没有改变。C.比较两个控制器的行为图12：比较反应的有功功率分别使用PI控制器和模糊PI控制器因此我们可以从这些结果得出模糊pi控制器比经典的一个更强大的。6.结论本文的解耦控制方法主动和被动的权力DFIG已经发达。此外,建立了适当的模型和矢量控制策略。此外,两种类型的使用经典PI和模糊PI控制器合成参考跟踪和执行权力有效的抗干扰性。与模糊PI控制器,结果表明,沉降时间大大降低,峰值过头的值是有限的,振荡阻尼速度相比传统的PI控制器。提供的瞬态响应模糊PI控制器已经优于经典的PI控制器。