[发明专利]直驱PMSM风力发电系统MPPT的扰动感知控制方法

摘要

针对传统PID存在参数难以整定的问题，各种改进型PID计算量大、抗扰动能力差的问题，滑模控制(SMC)存在高频抖振的问题以及自抗扰控制(ADRC)存在计算量太大、增益参数过多等问题，本发明提出了“直驱PMSM风力发电系统MPPT的扰动感知控制方法”。本发明的控制器参数具有很大的裕度，不仅具有计算量小、控制精度高、抗扰动能力强等特点，而且还具有全局渐近稳定的特性。特别是在外部环境发生剧烈变化时也不需要在线镇定增益参数，完全颠覆了经典控制理论和现代控制理论的控制策略。本发明对实现直驱PMSM风力发电系统MPPT的控制具有重大的理论意义和应用价值。

主权项

1.一种直驱PMSM风力发电系统MPPT的扰动感知控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)由于风机期望角速度是一个时变物理量，因此，使用跟踪微分器TDm对风力机转速环的期望角速度进行跟踪并获取相应的微分信息，即：其中，v₁是风机期望角速度的跟踪信号，v₂是风机期望角速度的微分跟踪信号；2)使用扰动观测器Dom对风力机转速环的实际角速度ω_m和未知扰动d₃进行状态估计，获得的估计值分别为：z₃₁≈ω_m，z₃₂≈d₃其中，z₃₁是转速环实际角速度ω_m的估计值，z₃₂是转速环未知扰动d₃的估计值；3)根据1)和2)，设风机角速度跟踪误差为：e_m＝v₁‑z₃₁，定义q轴电流的期望指令为：其中，z_m>0是转速环扰动感知控制器DPCm的增益，z_o＝1/(2h)是转速环扰动观测器Dom的增益，且h是积分步长，是角速度跟踪误差e_m的积分，e_zm＝z₃₁‑ω_m是转速环扰动观测器Dom的估计误差，b₀＝‑1.5p_nψ_f/J是转速环q轴电流i_q的放大系数，且p_n、J和ψ_f分别是PMSM的极对数、转动惯量和转子永磁体磁链；4)根据3)获得q轴电流的期望指令后，建立q轴电流跟踪误差为：定义q轴电流环的扰动感知控制器DPCq为：其中，是q轴电流环扰动感知控制器DPCq的输出，i_q是q轴实际电流，z_q>0是q轴电流扰动感知控制器DPCq的增益，e_q0是e_q的积分，L_q是q轴电感分量；5)根据d轴电流期望值可建立d轴电流跟踪误差为：e_d＝‑i_d，定义d轴电流环扰动感知控制器DPCd为：其中，是d轴电流环扰动感知控制器DPCd的输出，i_d是d轴实际电流，z_d>0是d轴电流扰动感知控制器DPCd的增益，e_d0是e_d的积分，L_d是d轴电感分量；6)由4)和5)分别获得q轴和d轴的指令电压和后，根据反Park变换可将同步旋转坐标系下的和变换到三相静止坐标系下的V_a、V_b和V_c，并以V_a、V_b和V_c激励SVPWM产生期望的脉宽调制信号；7)由6)获得SVPWM产生的期望脉宽调制信号后，将其驱动逆变器以便从直驱型PMSM中获取最大输出功率，从而实现直驱型PMSM风电系统MPPT的扰动感知控制方法。