风力—太阳能混合发电控制系统的研究.doc

华南理工大学 博士学位论文 风力—太阳能混合发电控制系统的研究 姓名：张淼 申请学位级别：博士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：吴捷第三章可再生能源并两发电系统的研究 采用自抗扰控制器来实现控制，主要需解决的问题是控制器参数的调整。 ＴＤ中非线性函数的两个参数分别有其表征的意义，其中ｒ决定跟踪速度， 称为“速度因子”；ｈ起对噪声的滤波作用，称为“滤波因子”，在选取ＴＤ的参 数时，根据实际受控对象的特点，选择一个合适的过渡过程曲线，根据该曲线来 选择合适的参数，和ｈ，构造出微分跟随器ｒＴＤｌ。 ＥＳＯ的参数选取是系统实现的关键因素，首先可给控制对象施加阶跃控制 量，给ＥＳＯ、ＮＬＳＥＦ设置初值，并使系统稳定；在确保系统稳定的前提下，调 整ＥＳＯ的参数届、岛和岛，使其尽可能快速而准确地估计参考输入及其微分状 态和内外扰动的合成函数： ＮＬＳＥＦ参数的选择则是以使闭环系统的性能指标令人满意为目标，通过调整 非线性组合的参数毛和岛来实现的。 整个参数的选取是通过反复试选后确定。参数一旦进入稳定区，其选择范 围一般是相当宽的。 ３．５．仿真与实验结果 １。仿真结果 为了验证本文介绍基于自抗扰控制方法在可再生能源系统中的可行性，本文 分别采用了自抗扰控制与经典ＰＩ两种控制方法对图３．１所示的系统作相应的仿 真研究，实验结果如图３—８、３－９、３－１０、３－１１、３．１２所示。系统的参数如下： 恐＝１００Ｑ，Ｒ＝１１２，Ｌ＝０．０１ｍＨ，Ｃ＝１００００ｕＦ，Ｈ：＝３６０Ｖ，Ｅ＝２２０Ｖ， ，＝１．２５，Ａ＝１０００，岛＝１０００，属＝５００，与＝１５，々２＝５，．ｉ｝，＝ｌ。 根据系统的工作特点，系统在投入工作前交流电压通过逆变器续流二极管整 流与直流部分得到平衡，直流电压约为交流的峰值电压３１０Ｖ，取酢（ｏ）：３１０Ｖ。 斗ｊ ／ｉ ；，飞 —ｒ、０Ｉ“；／培二（ 图３－８ ＡＤＲＣ控制仿真响应过程曲线 Ｆｉｇ．３－８ Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＡＤＲＣ ｃｏｎｔｒ０１ ．＾；ｌｋ； 口 一 一 ．ｈ： ● ／Ｊ． ＼，、丁 Ｖ｝ 图３－９ ＰＩ控制系统仿真响应过程曲线 Ｆｉｇ．３－９ Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｐ１ ｃｏｎｔｒｏｌ 华南理工大学博士学位论文 （ａ）太阳能电能大于直流负载消耗 （ｂ）太阳能电能小于直流负载消耗 图３一ｌＯ电压电流关系曲线 Ｆｉｇ．３・１ ０ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｃｕｒｖｅｓｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔ 由图３．８、３－９自抗扰控制系统与经典ＰＩＤ控制系统的动态响应曲线可知， 很明显自抗扰控制系统动态响应蚱无超调，动态过程电流冲击大大降低，因此可 以认为采用自抗扰控制器可获得较佳的动态性能：当扰动电流‘突变时，由图 ３－８、３－９给出了自抗扰控制系统与经典ＰＩＤ控制系统的动态响应曲线；由图可 知系统的直流电压Ｕ，基本保持不变，与经典ＰＩＤ控制相比，自抗扰制系统输出 电流的有效值』。很快趋于稳定；因此可以认为自抗扰控制系统的鲁棒性及其适 应性均优于经典ＰＩＤ控制系统。 由图３－ｌＯ（ａ）（ｂ）电压电流关系曲线可知，当太阳能电能大于负载消耗的能量 ＵＳ和ｉｓ同相位电网电源处于供电方式；当太阳能电能小于负载消耗的能量ＵＳ和 ｉｓ反相位电网电源处于吸收电能方式，系统在两种工作模式下都具有较好的性 能。 ２．实验结果 为了验证本文自抗扰控制方法的可行性，本文分别采用了自抗扰控制与经典 ＰＩ两种控制方法对图３－１所示的系统作相应的仿真研究，实验结果如图３．１２所 示。系统的参数如下： ＲＬ＝１０哑，Ｒ＝ｌｏ，Ｌ＝２．５ｍＨ，ｃ２１０００ｕＦ，”：＝１００Ｖ，Ｅ。＝５０Ｖ， ，＝１．２５，届＝１０００，乜＝１０００，岛＝５００，ｋｌ＝１５，七２＝５。 根据系统的工作特点，系统在投入工作前交流电压通过逆变器续流二极管整 流与直流部分得到平衡，直流电压约为交流的峰值电压１００Ｖ，取Ｕｃ（ｏ）＝７０Ｖ。 为了满足系统数据处理量大，和实时快速的要求，Ｔｌ公司的数字信号处理器 ＴＭＳ３２０Ｃ２４０被用作系统的控制核心，来实现控制系统的数字化。系统逆变器的 功率器件则采用日本三菱智能集成功率模块ＰＭｌ ５ＲＨＡｌ２０，其内部含有驱动电 路，并具有过流、过压、过热等保护功能，从而提高了系统工作的可靠性。系统 ５０ 第三章可再生能源并网发电系统的研究 主要由单相交流电源、主回路、控制单元、电抗器和负载等部分构成，电路外观 如图３－１ｌ所示： （ａ）实验主拓扑电路 （ｂ）控制电路 图３－