基于扰动观测器的永磁同步发电机最大功率跟踪滑模控制

作     者：杨博 束洪春 朱德娜 余涛 YANG Bo;SHU Hong-chun;ZHU De-na;YU Tao

作者机构：昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 华南理工大学电力学院广东广州510640 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2019年第36卷第8期

页      面：207-219页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51477055 51667010 51777078) 昆明理工大学自然科学研究基金项目–省人才培养计划(KKSY201604044) 云南省教育厅科学研究基金项目(2017ZZX146)资助~~ 

主　　题：永磁同步发电机 扰动观测器 滑模控制 最大功率跟踪 

摘      要：本文设计了一款基于扰动观测器的滑模控制(perturbation observer based sliding-mode control, POSMC)来实现永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator, PMSG)的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT).首先,将发电机非线性、参数不确定、以及随机风速聚合成一个扰动,并通过扰动观测器对其进行在线估计.随后,采用滑模控制(sliding-mode control, SMC)对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下的控制全局一致性以及各类不确定环境下的鲁棒控制.同时, POSMC采用扰动实时估计值进行补偿来代替传统SMC中所使用的扰动上限值进行补偿,因此可有效解决传统SMC过于保守的缺点,使得控制成本更为合理.最后, POSMC无需精确的PMSG模型,仅需测量d轴电流和机械转速,易于实现.本文进行了3个算例研究,即阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定.仿真结果表明,与矢量控制(vector control, VC)和SMC相比, POSMC在各类工况下均可捕获最大风能并具有较强的鲁棒性.基于d Space的硬件在环实验(hardware-in-loop, HIL)验证了所提算法的可行性.