[发明专利]一种双馈风力发电系统网侧终端滑模控制器设计方法

权利要求书

1.一种双馈风力发电系统网侧终端滑模控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：列写双馈风力发电系统网侧在dq坐标轴下的数学模型；

步骤2：将DFIG系统的数学模型转换成哈密顿系统模型；

步骤3：求解哈密顿系统的期望平衡点，得到第一哈密顿控制器；

步骤4：引入滑模控制，并得出DFIG系统的终端滑模控制器；

步骤1中，所述双馈风力发电系统网侧在dq坐标轴下的数学模型为：

其中，L、r分别表示网侧滤波电感和等效电阻；u_dc表示直流母线电压，C表示直流母线电容；e_d、e_q分别表示dq坐标轴下电网的电压分量；i_d、i_q分别表示dq坐标轴下电网的电流分变量；R_L、L_L分别表示负载电阻和电感；i_L表示负载电流；ω是电网电压的角速度；μ_d、μ_q是网侧整流器在dq坐标轴下的占空比函数；

所述步骤2具体包括：

步骤2.1：将DFIG系统的数学模型通过矩阵的形式表示；

将式(1.1)的DFIG系统的数学模型通过矩阵的形式表示如下：

步骤2.2：将通过矩阵表示的DFIG系统网侧的数学模型转换成哈密顿系统的数学模型；

将式(2.1)中通过矩阵表示的DFIG系统网侧数学模型转换成三相PWM整流器端口受控耗散哈密顿系统模型，表达式如下：

其中，x∈Rⁿ，x为哈密顿系统状态变量；u∈Rⁿ，u为哈密顿系统的输入，y∈Rⁿ，y为哈密顿输出的一个特例；

U_m表示电网电压幅值；J(x，μ)为反对称矩阵；R(x)为半正定对称矩阵；

步骤2.3：假设哈密顿系统存在期望平衡点x₀，确定哈密顿系统在平衡点x₀处稳定；

假设哈密顿系统存在期望平衡点x₀，由于DFIG系统的总存储能量等于电感和电容的存储能量和，将哈密顿系统用哈密顿函数表示为H(x)：

其中，x＝[x₁ x₂ x₃ x₄]^T＝[Li_d Li_q L_Li_L Cu_dc]^T；

在期望平衡点x₀处，使哈密顿系统保持渐进稳定；构造一个期望的闭环哈密顿函数H_d(x)，则有：

H_d(x₀)＝0 (2.4)

对邻域内的任意x≠x₀，均有H_d(x)＞0；则有：

其中，J_d(x，u)为反对称矩阵，R_a(x)为半正定对称矩阵；

经过反馈控制：

μ＝α(x) (2.6)

使哈密顿系统(2.2)转变为受控闭环耗散的哈密顿系统，得到：

由式(2.2)知，J_d(x，μ)为反对称矩阵，由此得出：

又因R_d(x)为半正定对称矩阵，H_d(x)沿着哈密顿系统模型的轨迹对时间求导数得到：

根据Lyapunov稳定性判据，将H_d(x)作为Lyapunov函数，则哈密顿系统(2.2)在平衡点x₀处稳定。