直驱风电系统双PWM变流器非线性控制策略

马先芹，王久和

（北京信息科技大学自动化学院 北京 100192）

直驱风电系统双PWM变流器非线性控制策略

马先芹，王久和

（北京信息科技大学自动化学院 北京 100192）

在直驱风电系统中，为了提高变流器的性能，该文提出了外环采用PI控制，内环采用无源控制的混合控制策略。根据主电路拓扑结构分别建立了在dq坐标系下的欧格-拉格朗日EL（Euler-Lagrange）模型和端口受控耗散哈密顿PCHD（port control Hamiltonian with dissipation）模型。基于EL模型，采用了注入阻尼的方法，得到无源控制律；而基于PCHD模型，采用能量成形的方法，利用IDA-PBC（injecting dampingpassivity-based contro）控制算法设计无源控制器。仿真结果表明机侧变流器能够实现对转速的控制；网侧变流器实现直流电压跟踪控制、单位功率因数并网。实验验证了所提控制策略的可行性。

永磁同步电机；双脉冲宽度调制（PWM）变流器；无源控制；阻尼注入；端口受控耗散哈密顿

风能是最重要的清洁和可再生能源之一，资源丰富。直驱型是一种新型的风电系统也开始逐渐受到关注，它通过功率变换电路后并入电网，省去了齿轮箱，具有结构简单、发电效率及运行可靠性高、电网低压运行等优点[1-2]。

在PWM变流器设计中，常用的控制策略有功率控制[3]、反馈线性化控制[4-5]、基于无源理论的控制、PI控制。目前基于同步旋转坐标系下的电压、电流双闭环控制策略被众多学者采用[6-7]，但由于只采用PI控制器，调试难度大、结构复杂等不足。对此，本文提出了以无源控制为主、PI控制为辅的混合控制，分别建立了基于EL和基于PCHD的数学模型，利用无源控制理论[8-9]设计无源控制器，使变流器具有良好的性能。……