基于非线性观测器的DFIG直接功率控制

刘金山，张 淼，陈思哲

（广东工业大学 自动化学院,广州 510006）

引言

由于化石能源的日渐枯竭和环境污染的日益严重，大规模开发以风能为代表的各类可再生能源，已经成为人类社会实现长期可持续发展的必然选择。

基于双馈感应电机(DFIG)的风力发电机组，具有灵活调节有功和无功功率、实现最大风能捕获、减小机械应力和提高电能质量等优点，而且其变流器只需传输滑差功率，容量小、成本低，因此在大功率风力发电中得到广泛应用[1]。

功率控制技术是DFIG风力发电机组控制中的关键问题。国内外许多学者对DFIG的功率解耦控制进行了深入的研究，文献[2-4]设计了基于定子磁链定向的功率解耦控制方法，文献[5,6]设计了基于定子电压定向的功率解耦控制方法，以实现对有功和无功功率的独立调节。

由于矢量控制依赖电机精确参数，文献[7,8]设计了DFIG的直接转矩控制方法。直接转矩控制具有动态响应快且不依赖电机参数等优点，然而滞环控制会产生开关频率不固定和电流畸变等问题，影响输出电能质量[9]。

参照直接转矩控制的原理，文献[10]提出DFIG直接功率控制(DPC)方法。由于该方法依旧采用滞环控制，因此仍无法解决功率变换器开关频率变化所引起的谐波问题。文献[11]在DPC中引入空间矢量调制技术，提出了开关频率固定的DPC方法，在每个固定的时间周期内，根据定子磁链、转子位置、功率参考值和实际值的偏差直接计算出功率变换器应输出的转子电压矢量，从而使开关频率固定，改善了输出电能质量。……