雙饋感應發(fā)電機：風力發(fā)電控制

譯者序

原書前言

第1章簡介1

1.1近年來的研究概況1

1.2本書結構4

1.3本書符號表6

第2章數學預備知識9

2.1模塊控制9

2.1.1一類非線性系統(tǒng)的模塊表示9

2.1.2模塊遞歸轉換10

2.2滑動模態(tài)10

2.2.1離散時間滑模13

2.2.2參數已知的離散時間系統(tǒng)15

2.3最優(yōu)控制及逆最優(yōu)控制17

2.4離散時間高階神經網絡20

2.5擴展卡爾曼濾波器(EKF)訓練算法21

2.6神經網絡控制23

2.7粒子群算法23

第3章風機建模25

3.1風力發(fā)電系統(tǒng)25

3.1.1風機26

3.1.2風機結構28

3.2離散時間數學模型30

3.2.1雙饋感應發(fā)電機30

3.2.2直流母線32

第4章可再生能源系統(tǒng)的雙饋感應發(fā)電機控制34

4.1滑模塊控制34

4.1.1DFIG控制器34

4.1.2直流環(huán)節(jié)控制器38

4.2逆最優(yōu)控制44

4.2.1DFIG控制器45

4.2.2直流環(huán)節(jié)控制器48

第5章風力發(fā)電機組的神經網絡控制55

5.1神經網絡辨識器55

5.1.1DFIG神經網絡辨識器55

5.1.2直流環(huán)節(jié)神經網絡辨識器56

5.2神經滑模塊控制57

5.2.1DFIG神經控制器57

5.2.2直流環(huán)節(jié)神經控制器61

5.3神經網絡逆向最優(yōu)控制69

5.3.1DFIG神經網絡控制器70

5.3.2直流環(huán)節(jié)神經網絡控制器74

第6章風力發(fā)電實驗臺的實現(xiàn)79

61實時控制器編程79

6.2雙饋感應發(fā)電機模擬實驗系統(tǒng)81

6.3滑?？刂茖崟r仿真結果87

6.4神經滑?？刂茖崟r仿真結果89

6.5神經逆向最優(yōu)控制實時仿真結果92

附錄96

附錄A粒子群最優(yōu)控制算法96

A.1粒子群反向優(yōu)化控制96

A.1.1DFIG和直流環(huán)節(jié)的應用96

A.2基于神經網絡的粒子群優(yōu)化103

附錄BDFIG建模104

B.1DFIG數學模型104

B.1.1轉子參考坐標系的電路變量轉換109

B.1.2旋轉參考坐標系的轉矩方程111

B.1.3標幺值轉換112

B.1.4DFIG的狀態(tài)變量模型114

B.2直流環(huán)節(jié)數學模型117

參考文獻121

本書針對雙饋感應發(fā)電機（以下簡稱雙饋電機）在風力發(fā)電運行過程中可能存在的控制器不穩(wěn)定等問題，提出了一系列控制領域前沿的控制算法，包括滑?？刂?、*優(yōu)控制、逆*優(yōu)控制、神經網絡控制、擴展卡爾曼濾波器算法、粒子群優(yōu)化等。本書推導了雙饋電機離散數學模型，并在此基礎上推導了上述控制方法的數學表達式，結合雙饋電機模型和控制方法的數學模型設計出了雙饋風力發(fā)電機在機側和網側的控制器。本書在仿真中應用了所設計出的控制器，給出了詳實的仿真結果，這些仿真結果證明了所提方法在雙饋電機控制中的正確性和有效性。本書為風力發(fā)電領域的相關研究人員提供了較新和較為全面的參考，適用于高校研究人員和研究生以及工業(yè)領域的相關從業(yè)人員。

“注意，“Fed”并不確指電能的交換方向（輸出還是輸入），所以，雙饋既有雙饋發(fā)電機，亦有雙饋電動機。對于繞線轉子的異步電機，除了定子必然和電源相聯(lián)之外，轉子也可以和電源相聯(lián)，于是，當電機作為發(fā)電機時，稱之為雙饋異步發(fā)電機；反之作為電動機時，則稱為雙饋異步電動機，而只有一端和電源相聯(lián)的普通電機則屬于“單饋”。

還要指出，雙饋發(fā)電或雙饋電動均屬于和外部電源的電能交換，因此，雙饋（Double Fed）以及串級（Cascade Control）都應歸屬于外饋。

為了對雙饋感應發(fā)電機進行故障檢測，在此提出了一種基于滑模觀測器的雙饋感應發(fā)電機故障檢測方法。由于滑模觀測器的結構簡單、不易受參數影響、抗干擾能力強等優(yōu)點，本發(fā)明將滑模觀測器運用于雙饋感應電機的故障檢測。首先,本發(fā)明根據雙饋感應發(fā)電機的數學模型搭建了滑模觀測器，對其轉子電流和轉速進行觀測，通過比較實際轉子電流值與觀測值的殘差從而實現(xiàn)故障的自檢測。然后本發(fā)明給定電網端電壓跌落故障，雙饋感應發(fā)電機定子匝間故障和轉子電流傳感器故障三種故障，用以證明此滑模觀測器能很好的對不同位置發(fā)生的故障進行故障檢測，且可以看出滑模觀測器具有響應速度快，穩(wěn)定性好等特點。

本標準規(guī)定了雙饋式并網型風力發(fā)電機組的分類、基本要求、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝與貯存、質量承諾等要求。

本標準適用于風輪掃掠面積大于200㎡的雙饋式并網型風力發(fā)電機組。2100433B