微電網(wǎng)智能滑模容錯(cuò)控制技術(shù)

目錄

第1章 緒論 1
1.1　研究背景及意義 1
1.2　微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)容錯(cuò)控制研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2
1.2.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)建模 3
1.2.3 微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)控制 4
1.3　變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)智能滑模容錯(cuò)控制研究現(xiàn)狀 5
1.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制 6
1.3.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距控制 7
1.3.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)容錯(cuò)控制 8
1.4　光伏發(fā)電系統(tǒng)滑模容錯(cuò)控制研究現(xiàn)狀 9
1.5　微電網(wǎng)儲(chǔ)能并網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀 11
1.5.1 微電網(wǎng)的概念 11
1.5.2 微電網(wǎng)容錯(cuò)控制 11
1.5.3 微電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù) 12
參考文獻(xiàn) 13
第2章 微型燃?xì)廨啓C(jī)部件級(jí)建模及優(yōu)化T-S模糊模型擬合 20
2.1　引言 20
2.2　微型燃?xì)廨啓C(jī)部件級(jí)模型 20
2.2.1 微型燃?xì)廨啓C(jī)部件特性 20
2.2.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)部件級(jí)模型求解 23
2.3　基于類高斯隸屬度函數(shù)的微型燃?xì)廨啓C(jī)T-S模糊模型 27
2.3.1 T-S模糊模型建模原理 27
2.3.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)T-S模糊模型建模方法 27
2.4　模型仿真分析 29
2.4.1 微型燃?xì)廨啓C(jī)部件級(jí)模型仿真分析 29
2.4.2 優(yōu)化T-S模糊模型精度驗(yàn)證 30
2.5　本章小結(jié) 30
第3章 基于非奇異終端滑模觀測(cè)器的微型燃?xì)廨啓C(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障魯棒重構(gòu) 31
3.1　引言 31
3.2　系統(tǒng)描述及線性變換 32
3.3　自適應(yīng)非奇異滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì) 33
3.4　觀測(cè)器誤差穩(wěn)定性證明 34
3.5　故障重構(gòu)仿真分析 38
3.5.1 漸變故障重構(gòu) 40
3.5.2 突變故障重構(gòu) 41
3.5.3 周期性故障重構(gòu) 41
3.6　本章小結(jié) 43
第4章 孤島模式下的微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)容錯(cuò)控制 44
4.1　引言 44
4.2　微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)仿真模型 44
4.3　微型燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46
4.3.1 基于加速度及溫度保護(hù)的微型燃?xì)廨啓C(jī)控制原理 46
4.3.2 基于模糊規(guī)則和目標(biāo)函數(shù)的微型燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 47
4.4　包含加速度保護(hù)及溫度保護(hù)的微型燃?xì)廨啓C(jī)自適應(yīng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì) 48
4.4.1 基于改進(jìn)ICA算法的微型燃?xì)廨啓C(jī)容錯(cuò)控制原理 48
4.4.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障類型 49
4.4.3 改進(jìn)ICA算法流程及研究 49
4.5　微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)在孤島模式下的逆變器V/f控制 51
4.5.1 電壓型PWM逆變器模型分析 51
4.5.2 電壓型PWM逆變器電壓/電流雙環(huán)控制器設(shè)計(jì) 52
4.6　微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)仿真分析 53
4.6.1 改進(jìn)ICA算法性能測(cè)試 53
4.6.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)加減速控制仿真分析 54
4.6.3 孤島模式下的微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓仿真分析 54
4.7　本章小結(jié) 56
參考文獻(xiàn) 57
第5章 變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)建模 58
5.1　引言 58
5.2　風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理及控制要求 58
5.2.1 功率跟蹤階段 59
5.2.2 恒功率運(yùn)行階段 59
5.3　風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)速特性分析 59
5.3.1 風(fēng)切變效應(yīng) 60
5.3.2 塔影效應(yīng) 61
5.3.3 湍流風(fēng)模型 62
5.4　風(fēng)力發(fā)電機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)理論 63
5.4.1 風(fēng)輪動(dòng)量理論 63
5.4.2 風(fēng)輪葉素理論 65
5.4.3 風(fēng)輪空氣動(dòng)力學(xué)特性 66
5.5　變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)模型建立 67
5.5.1 風(fēng)速模型 67
5.5.2 傳動(dòng)系統(tǒng)模型 69
5.5.3 永磁同步電機(jī)模型 70
5.5.4 變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型 71
5.5.5 獨(dú)立變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)載荷模型 71
5.6　本章小結(jié) 75
參考文獻(xiàn) 75
第6章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制 76
6.1　引言 76
6.2　滑模變結(jié)構(gòu)控制 76
6.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制的系統(tǒng)描述 76
6.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的數(shù)學(xué)描述 78
6.2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制的三個(gè)基本要素 79
6.2.4 高階滑?？刂?80
6.3　基于新型幾何扇區(qū)二階積分滑模的智能轉(zhuǎn)矩控制器設(shè)計(jì) 81
6.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不確定性模型 81
6.3.2 新型幾何扇區(qū)二階積分滑模控制器設(shè)計(jì) 82
6.3.3 改進(jìn)的變速灰狼優(yōu)化算法 85
6.3.4 仿真分析 89
6.4　基于風(fēng)速估計(jì)的無(wú)傳感器智能二階積分滑?？刂破髟O(shè)計(jì) 93
6.4.1 永磁同步電機(jī)的不確定性數(shù)學(xué)模型 93
6.4.2 二階積分滑?？刂破髟O(shè)計(jì) 94
6.4.3 無(wú)傳感器控制策略設(shè)計(jì) 97
6.4.4 仿真分析 100
6.5　本章小結(jié) 107
參考文獻(xiàn) 107
第7章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳距控制 109
7.1　引言 109
7.2　模型預(yù)測(cè)控制 109
7.3　基于自適應(yīng)非奇異終端滑模觀測(cè)器的載荷預(yù)測(cè)控制策略 109
7.3.1 獨(dú)立變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型 110
7.3.2 載荷預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì) 110
7.3.3 仿真分析 119
7.4　基于自適應(yīng)狀態(tài)反饋滑?？刂频娜蒎e(cuò)控制器設(shè)計(jì) 122
7.4.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)線性化模型 123
7.4.2 自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制器設(shè)計(jì) 123
7.4.3 仿真分析 128
7.5　本章小結(jié) 133
參考文獻(xiàn) 133
第8章 永磁同步電機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 134
8.1　引言 134
8.2　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu) 134
8.2.1 PICkit 3編程器介紹 135
8.2.2 dsPICDEM MCLV開發(fā)板介紹 135
8.2.3 永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制結(jié)構(gòu) 137
8.3　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟件設(shè)計(jì) 138
8.3.1 MPLAB X IDE介紹 138
8.3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視器RTDM 140
8.4　基于改進(jìn)級(jí)聯(lián)觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)分?jǐn)?shù)階積分滑?？刂破?143
8.5　基于無(wú)傳感器智能二階積分滑模的永磁同步電機(jī)控制 154
8.6　本章小結(jié) 157
第9章 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制策略 158
9.1　引言 158
9.2　光伏電池模型及其輸出特性研究 158
9.2.1 光伏電池的工作原理介紹 158
9.2.2 光伏電池建模與仿真分析 159
9.3　DC/DC變換電路及其MPPT控制策略 162
9.3.1 DC/DC變換電路參數(shù)設(shè)計(jì) 162
9.3.2 MPPT控制策略設(shè)計(jì) 163
9.3.3 仿真分析 169
9.4　本章小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 171
第10章 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略研究 172
10.1　引言 172
10.2　光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略 172
10.3　電流滯環(huán)跟蹤控制 174
10.3.1 電流滯環(huán)跟蹤控制原理 174
10.3.2 電流滯環(huán)跟蹤控制仿真模型及參數(shù)設(shè)計(jì) 175
10.3.3 仿真分析 175
10.4　基于分?jǐn)?shù)階PI調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制 177
10.4.1 分?jǐn)?shù)階PID控制原理 177
10.4.2 基于分?jǐn)?shù)階PI調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制原理 180
10.4.3 基于分?jǐn)?shù)階PI調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制仿真模型及參數(shù)設(shè)計(jì) 181
10.4.4 仿真分析 183
10.5　基于PR調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制 184
10.5.1 基于PR調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制原理 184
10.5.2 基于PR調(diào)節(jié)器的雙環(huán)控制仿真模型及參數(shù)設(shè)計(jì) 185
10.5.3 仿真分析 186
10.6　基于滑模理論的雙環(huán)控制 187
10.6.1 基于滑模理論的雙環(huán)控制原理 187
10.6.2 基于滑模理論的雙環(huán)控制仿真模型及參數(shù)設(shè)計(jì) 190
10.6.3 仿真分析 190
10.7　本章小結(jié) 191
參考文獻(xiàn) 191
第11章 AC/DC變換器建模及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 193
11.1　引言 193
11.2　基于有源濾波器的自耦變壓整流器及控制設(shè)計(jì) 193
11.2.1 自耦變壓整流器工作原理分析 193
11.2.2 基于有源濾波器的自耦變壓整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 196
11.2.3 基于有源濾波器的自耦變壓整流器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 198
11.2.4 基于有源濾波器的自耦變壓整流器仿真結(jié)果分析 200
11.3　基于VIENNA整流器的高壓直流母線電壓穩(wěn)定性研究 201
11.3.1 VIENNA整流器 201
11.3.2 基于模糊終端滑?？刂频腣IENNA整流器研究 203
11.3.3 基于干擾觀測(cè)器的VIENNA整流器控制研究 210
11.4　本章小結(jié) 214
參考文獻(xiàn) 215
第12章 基于分布式能源的微電網(wǎng)儲(chǔ)能并網(wǎng)技術(shù)研究 217
12.1　引言 217
12.2　直流微電網(wǎng)及并網(wǎng)逆變器模型分析 218
12.2.1 基于微型燃?xì)廨啓C(jī)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的直流微電網(wǎng)仿真平臺(tái) 218
12.2.2 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型 220
12.2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)建模 220
12.3　電網(wǎng)并網(wǎng)控制器設(shè)計(jì) 222
12.3.1 并網(wǎng)點(diǎn)功率控制 222
12.3.2 積分滑?？刂坡稍O(shè)計(jì) 223
12.4　微電網(wǎng)容錯(cuò)控制策略設(shè)計(jì) 223
12.4.1 基于滑模觀測(cè)器的微電網(wǎng)故障重構(gòu) 223
12.4.2 滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì) 224
12.4.3 觀測(cè)器誤差穩(wěn)定性分析 225
12.5　仿真分析（一） 226
12.5.1 直流側(cè)電壓仿真 226
12.5.2 交流側(cè)輸出電壓電流諧波分析 226
12.5.3 電流突變故障重構(gòu)仿真 228
12.5.4 有功及無(wú)功功率容錯(cuò)控制仿真 228
12.6　交直流混合供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 229
12.7　高壓交直流母線穩(wěn)定特性研究 230
12.8　交流母線的穩(wěn)態(tài)特性研究 231
12.9　仿真分析（二） 235
12.10　本章小結(jié) 236
參考文獻(xiàn) 237