[发明专利]基于模糊PID与ADRC的全功率风力发电变流器控制系统及方法

说明书

一种基于模糊PID与ADRC的全功率风力发电变流器控制系统，其特征在于它包括检测模块、A/D模数转换模块、控制器模块和变流器模块；其工作方法包括对电流环的模糊PID控制及对电压环的基于比例谐振控制环节的改进ADRC控制；系统结构简单；既实现了电流内环的解耦控制，又起到了对直流母线电压的抗扰控制；数据计算和处理能力强，大大提高了该控制系统的可靠性；能够有效抑制扰动对母线电压的影响。

(一)技术领域：

本发明属于风力发电变流器控制技术领域，具体的是一种基于模糊PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)和ADRC(Active DisturbanceRejection Controll，自抗扰控制)的全功率风力发电变流器控制系统及方法。

(二)背景技术：

在风力发电系统中，当风机功率发生改变，发电功率与储能单元、并网侧吸收的功率不匹配，直流侧电压将发生剧烈波动若直流侧电压发生波动,可能引起电机侧变流器功率失衡,对电网稳定性产生影响。为抑制直流母线电压波动，传统用PI控制。但当有不平衡电压跌落等扰动，导致母线电压不稳。对于变流器是非线性，多变量，强耦合的扰动因素多的系统。急需一个合理的控制方法, 能够抑制不平衡电压跌落，电机加载，直流母线电压的波动。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提出一种基于模糊PID与ADRC的全功率风力发电变流器控制系统及方法，能够克服现有技术的不足，既能够实现解耦控制又能够抑制扰动对母线电压的影响，该方法简单且容易实现。

本发明的技术方案：一种基于模糊PID与ADRC的全功率风力发电变流器控制系统，其特征在于它包括检测模块、A/D模数转换模块、控制器模块和变流器模块；其中，所述检测模块用于检测电网的电压信号及电流信号，其输出端连接A/D模数转换模块，将模拟量信号转换成数字量信号发送给控制器模块；所述控制器通模块输出脉冲信号，发送给变流器模块；所述变流器模块根据接收到的脉冲信号控制其IGBT的导通和关断，从而达到控制变流器直流母线电压和电流。

所述检测模块检测到的电网的电压信号及电流信号是指直流母线电压信号、网侧电压信号、网侧电流信号及直流母线电流信号。

所述控制器模块是由模糊PID控制单元、ADRC控制单元、3s/2r坐标变换单元、2r/3s坐标变换单元及SVPWM(空间矢量脉宽调制，Space Vector Pulse Width Modulation)单元构成，如图2所示；其中，所述3s/2r坐标变换单元的输入端用于将采集到的网侧电流信号由3相转换成两轴信号，其输出端与PID 控制单元的输入端连接；所述模糊PID控制单元的输入端同时与ADRC控制单元的输出端连接，其输出端连接2r/3s坐标变换单元；所述SVPWM单元的输入端连接2r/3s坐标变换单元，其输出端与变流器模块连接；所述ADRC控制单元的一个输入端接收经锁相环PLL采集到的网侧电压信号，将其作为参考电压信号，另一个输入端则采集直流母线电压信号。

所述模糊PID控制单元有两个，分别用于接收经3s/2r坐标变换单元变换后的两轴信号，即d轴信号和q轴信号。

所述控制器模块通过DSP芯片实现其控制功能。

所述A/D模数转换模块采用TI公司的A/D转换芯片ADS8364，将其生成的数字量经DSP处理，以达到对变流器精确可靠的控制。

一种基于模糊PID和自抗扰控制的全功率风力发电变流器控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)实时检测永磁同步风电并网系统的母线电压和电流值，将各电压各电流检测的模拟量转换为数字量A/D转换；

(2)根据KVL建立变流器网侧数学模型，如式(2.1)所示：