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基于改进自抗扰的风力发电系统最大功率控制

来源：电工电气发布时间：2022-12-22 13:22 浏览次数：171

基于改进自抗扰的风力发电系统最大功率控制

张克兆¹，陆伟¹，熊磊²，王敏¹，丁园园¹

(1 中天科技集团，江苏南通 226000;

2 南京航空航天大学自动化学院，江苏南京 211100)

摘要：针对永磁同步风力发电系统 (PMWS) 存在的非线性、参数摄动、不确定性、多干扰等问题，采用一种基于最佳叶尖速比的最大功率跟踪控制方法，将最大功率捕获问题转换为最佳速度跟踪问题，分别针对速度环和电流环进行自抗扰控制器的设计；考虑到大干扰环境中，系统受内、外扰动的影响，转速跟踪精度有所下降，为提高控制精度和鲁棒性，针对速度环设计了一种基于扰动观测的降阶自抗扰控制器。通过扰动观测器对系统的总干扰进行在线观测，然后利用自抗扰控制器进行干扰补偿，从而提高转速的跟踪能力。仿真结果验证了所设计的复合控制器能有效地抑制系统扰动对转速的影响，提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。

关键词： 扰动观测；自抗扰控制器；风力发电系统；功率跟踪；非线性

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2022)12-0007-07

Maximum Power Control of Wind Power Generation System Based on

Improved Active Disturbance Rejection

ZHANG Ke-zhao¹, LU Wei¹, XIONG Lei², WANG Min¹, DING Yuan-yuan¹

（1 Zhongtian Technology Group, Nantong 226000, China;

2 College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211100, China）

Abstract: This study proposed an improved ADRC by considering the problem of nonlinearity, parameter perturbation, uncertainty, and multi-disturbance in permanent magnet synchronous wind power generation systems (PMWS). It employed the maximum power tracking control method based on the optimum tip speed ratio to transform the maximum power acquisition problem into the optimal speed tracking problem and designed the ADRC for the speed loop and current loop. The speed tracking accuracy of the wind-driven generator might decrease because the system suffered internal and external disturbance in the maximum interference environment. A reduced-order ADRC based on disturbance observation was designed for the speed loop to improve the control accuracy and robustness. The disturbance observer observed the total disturbances of the system online and used the active disturbance rejection controller to implement disturbance compensation and improve the speed tracking ability. The simulation results verified the designed composite controller could help control the influence of the system disturbance on rotational speed.

Key words: disturbance observation; auto disturbance rejection controller; wind power generation system; power tracking; nonlinear

参考文献

[1] 李浩博，邹海荣，朱建红. 考虑风电计划跟踪的储能调度模糊控制系统研究[J] . 电力系统保护与控制，2021，49(1)：125-132.

[2] 于晶荣，孙文，于佳琪，等. 基于惯性自适应的并网逆变器虚拟同步发电机控制[J] . 电力系统保护与控制，2022，50(4)：137-144.

[3] 王雨虹，张威，韩冰，等. 基于 LMI 的永磁同步电机鲁棒 H_∞ 自补偿滑模控制[J] . 电力系统保护与控制，2021，49(5)：81-90.

[4] 王龙，郭寅远，杨博，等. 永磁同步发电机自适应分数阶变桨距角控制[J] . 电力系统保护与控制，2021，49(20)：92-103.

[5] PAN Lin , SHAO Chengpeng . Wind energy conversion systems analysis of PMSG on offshore wind turbine using improved SMC and extended state observer[J].Renewable Energy，2020，161：149-161.

[6] FERNANDO J L, GODPROMESSE K, FRANCOISE L L. A novel online training neural network-based algorithm for wind speed estimation and adaptive control of PMSG wind turbine system for maximum power extraction[J].Renewable Energy，2016，86 ：38-48.

[7] PAN Lin, WANG Xudong.Variable pitch control on direct-driven PMSG for offshore wind turbine using Repetitive-TS fuzzy PID control[J].Renewable Energy，2020，159：221-237.

[8] LI Shengquan, ZHANG Kezhao, LI Juan, et al.On the rejection of internal and external disturbances in a wind energy conversion system with direct driven PMSG[J]. ISA Transactions，2016，61：95-103.

[9] JIANG Ruifang, ZHAO Zhenzhou, LIU Huiwen,et al.Numerical study on the influence of vortex generators on wind turbine aerodynamic performance considering rotational effect[J].Renewable Energy，2022，186 ：730-741.

[10] HAN Jingqing.A class of extended stateobservers for uncertain systems[J].Control and Decision，1995，10(1)：85-88.

[11] HAN Jingqing.From PID to active disturbance rejection control[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2009，56(3)：900-906.

[12] 周凯，孙彦成，王旭东，等. 永磁同步电机的自抗扰控制调速策略[J] . 电机与控制学报，2018，22(2)：57-63.

[13] 宋文静，谢源，黄文君，等. 一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略[J] . 科学技术与工程，2020，20(7)：2719-2726.

[14] DARKHAN Zholtayev, MATTEO Rubagotti, DUC Do Ton.Adaptive super-twisting sliding mode control for maximum power point tracking of PMSG-based wind energy conversion systems[J].Renewable Energy，2021，183：877-889.

[15] 颜湘武，李君岩，魏星. 直驱永磁同步风电机组在全风速范围内的控制策略研究[J] . 电力系统保护与控制，2019，47(23)：138-144.

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