基础知识

通过赵仁德、刘其辉两位老师的博士论文,学习了风力发电机的基础知识、PWM变换器的建模与控制、DFIG的建模与控制,以及最终最大风力追踪实现的机理,做了比较详尽的笔记。
此外,和吴涵学长交流之后在学长的建议下自主学习了《复变函数与拉普拉斯变换》并阅读了《自动控制原理(第七版) (胡寿松) 》部分章节的内容,对控制理论有了一个初步的了解。

目前无位置传感器控制方法综述

位置和转速传感器在成本、维护、鲁棒性以及接线方面有诸多劣势,对于海上风电而言更是如此。为了实现无位置传感器控制,文献提出了许多控制策略,可以分为一下三种:

开环无传感器控制方法

应该是一种比较粗糙的控制方法,只在少数文献中出现
比如杨春等在《双馈风力发电机无位置传感器矢量控制的策略》提到了一种通过采集电网电压、定子电压、转子电流实现定子磁链位置估计,根据定子磁链的位置进行转子位置估计的方法。简单来说,开环的无传感器控制可以认为是用其它的观测量(比如定子转子的电流电压磁链)等套用一个简单的数学公式算出转子的位置。《双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法》A Novel Position-Sensorless Algorithm for Field-Oriented Control of DFIG With Reduced Current Sensors等文对此做出了改进,提出了一种仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量的方法,减少了传感器的数量。
这种方式的原理比较容易理解,但是它的缺陷也是显著的。后面的许多文献的introduction部分都有提到,这种开环控制的方法传感器数量偏多(即使有文献已经做出了改进)、依赖电机的参数、鲁棒性差、在同步转速附近表现差,就所搜集到的文献来看已经被其它更先进的控制算法取代。

闭环无传感器控制方法

MRAS(模型参考自适应算法)

这是一大类算法,也是在文献中应用最多的控制策略。关于MRAS的基础知识整理在这篇笔记中。MRAS算法可以根据所比较的变量y进行进一步的分类。
  • 定子磁链MRAS
  • 定子电流MRAS
  • 转子电流MARS(RCMO,a rotor current MRAS observer)
  • 转子磁链MARS
  • Torque Based MRAS observer(TBMO)

RPLL(Rotor Position PLL)

利用锁相环去实现无传感器控制也是一种重要的方法。(PLL原理在这篇笔记中)Sensorless Maximum Power Point Tracking of Wind by DFIG Using Rotor Position Phase Lock Loop一文指出,基于PLL的方法不仅不需要位置传感器,而且对电机参数不敏感(只需要一个电感参数就可以工作),并且对电信号测量的噪声也不敏感,具有良好的鲁棒性。Rotor Position Phase-Locked Loop for Decoupled P-Q Control of DFIG for Wind Power Generation一文中运用了一种稍有不同的PLL方法得出了完全类似的结论。
 

其它无传感器控制方法

  • 气隙有功无功控制
  • 直接转矩控制(DTC)
    • 上面的讨论都是基于矢量控制的。辽工大的这一篇《无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制》采取了直接转矩控制+MRAS的方法。DTC对参数的浮动不会很敏感,还能省去复杂的坐标变换,电压开关矢量的优化使得逆变器的开关频率和开关损耗也会降低。
    • 模块化少
    • 稳态性能差(比FOC)

Summary

总体来看,用得最多的还是基于矢量控制的MRAS方法,在这个语境下改进的方向有:选取不同的observer;采用滞环控制器、滑模控制、模糊PI控制等方法取代传统的PI控制。
 
 
Problem
  1. 很多方法了解的比较浅,只是理解了控制的原理,对于不同控制方法的优势、劣势没有很好的了解(当然本质上还是了解不够深的缘故)。
  1. 专业课没学,看得很吃力。

Solution
  1. 把剩下没看明白的文献看完,对各种控制方法有一个更好的全局的掌握;
  1. 每一类方法精读一篇弄明白,自己动手推导;
  1. 继续补一下《自动控制原理(第七版) (胡寿松) 》的内容
 
Loading...