【离网永磁直驱风力发电双PWM提水系统控制策略研究的国内外文献综述3600字】

离网永磁直驱风力发电双PWM提水系统控制策略研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u3712离网永磁直驱风力发电双PWM提水系统控制策略研究的国内外文献综述 165631.1.1永磁同步发电机控制策略研究现状 1113781.1.2感应异步电机控制策略研究现状 168001.1.3双PWM变换器能量协调控制研究现状 321254参考文献 4永磁同步发电机控制策略研究现状永磁同步发电机控制方式主要有直接转矩控制、矢量控制以及无速度传感器控制[9-10]，目前应用较为广泛的是矢量控制[11-15]。矢量控制的基本思想是通过转子磁场定向和矢量旋转变换，将定子电流分解为与转子磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，从而得到与直流电机相似的解耦数学模型，进而达到直流发电机的控制效果。在矢量控制方法中，关键是对定子电流矢量的幅值和相位进行控制，常用的矢量控制方法主要有：定子d轴零电流控制、输出电压控制、单位功率因数控制、最大转矩电流比控制、最大输出功率控制等。其中，定子d轴零电流控制可使的定子磁场与转子永磁体磁场相互独立，不会对永磁体产生去磁作用，控制方式最为简单；输出电压控制可对永磁同步发电机的输出端电压进行控制；单位功率因数控制可使发电机输出端无功为零，进而降低与之匹配的变流器容量；最大转矩电流比控制也称为单位电流输出最大转矩控制，是凸极永磁同步电机中应用较多的控制策略，对于隐极永磁同步电机而言，该种控制即为d轴零电流控制；最大输出功率控制可实现发电机最大功率输出[16-20]。针对离网型的D-PMSG的控制，可在矢量控制的基础上，设计满足离网控制需求的矢量控制策略。感应异步电机控制策略研究现状异步感应电机具有结构简单、运行可靠、制造成本低等优点，但也存在功率因数和效率低等缺点[21]。异步电机早期多用于不可调速拖动，随着电力电子技术的发展，在使用矢量控制或直接转矩控制后，异步电机能够得到与直流电机相同的调速控制效果[22]。（1）异步电机矢量控制异步电机矢量控制是由德国学者Hasse于1968年首次提出，受限于当时电力电子技术还处于晶闸管控制时代，所以矢量控制技术并没能立即投入生产实践。如今，异步电机矢量控制技术得到了广泛应用，其控制的思想是许多现代电机控制理论的基础。矢量控制的核心是转子磁场定向，流过电机的三相电流经过坐标变换，使得励磁和转矩解耦，满足高性能异步电机调速控制的要求[23]。（2）异步电机直接转矩控制上世纪80年代中期，德国教授M.Depenbrock和日本学者I.Takahashi提出了不同于矢量控制的另外一种交流电机控制理论——直接转矩控制(DirectTorqueControl，DTC)。DTC只需通过测量电机电压和电流信号，计算出当前磁链矢量所在位置，再根据磁链和转矩与给定值的偏差，直接选取合适的电压矢量，实现对电机的控制。DTC具有如下特点：直接在定子静止坐标系中计算并控制电机的转矩和定子磁链，不需要知道转子位置角以及矢量旋转坐标变换；在估计定子磁链时仅用到电机定子电阻，对电机参数变化鲁棒性好；把转矩作为被控量直接控制转矩[22-26]。DTC需要对定子磁链进行观测，电压模型磁链观测器和电流模型磁链观测器是实现电机磁链观测两个基本方案，两种方案中电流模型需要较多的电机参数，所以常采用电压模型磁链观测器，如图1-2所示[22]。图1-2定子磁链电压模型观测器Fig.1-2Observerofstatorfluxlinkagevoltagemodel电压模型观测器存在明显的纯积分问题，即：输入感应电动势中若存在直流分量会导致积分器饱和；对定子感应电动势积分运算的初始时刻选择不当会导致估计磁链中含有直流分量。因此国内外学者对电压模型磁链观测器进行了众多的改进设计。稳态情况下，积分器的交流输入量与输出量之间满足正交性[27]，因此稳态下的定子磁链和定子感应电动势同样满足正交性。为此，文献[28]提出在稳态下可将积分环节可转化为简单的代数运算，以克服积分环节带来的问题；文献[29-31]则是通过不同的处理方法，对定子磁链进行反馈补偿，以使电动势与磁链始终保持正交关系。文献[32-36]采用低通滤波器对电压模型观测器进行改进，其中文献[32、33]通过交换低通滤波环节与补偿环节，提高了传统低通滤波器的动态性能；而文献[34、35]则是采用一种可编程低通滤波器，以提高现有磁链观测器在低频下的稳定性和准确性。文献[37-40]利用高通滤波器对磁链观测器进行改进，其中文献[37]利用一个高通滤波器和一个坐标变换构成磁链观测器；文献[38]利用一个高通滤波器、一个三阶低通滤波器和两个坐标变换构成磁链观测器；文献[39]利用一个高通滤波器、一个五阶低通滤波器和一个简单的逻辑计算构成；而文献[40]则是采用模糊控制与高通滤波器协调工作而设计的磁链观测器。文献[41-44]借鉴状态观测器思想，设计磁链观测器。除此之外还有利用不同坐标系[45、46]、卡尔曼滤波器[47、48]等方式设计的磁链观测器。DTC采用传统6扇区电压矢量选择表，会不可避免的产生转矩脉动，为此文献[49-50]采用十二扇区的方法对传统矢量选择表进行改进，文献[51]则是做出一种矢量评估因子表对传统矢量选择表进行改进。文献[52]利用一种简单的矢量优化目标函数对矢量进行求取选择，文献[53]则是提出一种矢量双选取的DTC控制策略，以减小每个采样周期的转矩与磁链脉动。双PWM变换器能量协调控制研究现状双PWM变换器能量协调控制指整流器和逆变器两个子系统间进行能量协调控制，如图1-3所示。图1-3双PWM变换器协调控制系统Fig.1-3CoordinatedcontrolsystemfordualPWMconverters在双PWM变换器系统中，当直流侧电容量较小时，单位时间内整流器和逆变器的功率差将引起直流电压很大的变化，如果不能及时对它进行调节，势必危及功率器件和电容的安全。增大直流电容可减小直流波动，但这也使系统体积及价格都增加了。为此有许多学者将整流器和逆变器进行协调控制，让直流母线电压保持基本恒定，以减小直流电容，并使系统能够稳定运行。这些协调控制策略大致可分为四类：（1）负载电流前馈控制[54-56]：将逆变器侧的负载电流前馈到整流器电流内环控制的给定值中，利用电流环的快速调节能力，对负载变化做出快速响应，减小因负载变化而产生的直流电压波动。（2）负载功率反馈控制[57-60]：通过计算逆变器瞬时输出有功功率并前馈到整流器，就能够迅速地调节输出端电压，实现直流侧电容上电压的稳定。（3）电容电流反馈控制[61-63]：将流入电容的电流控制为零，使流入逆变器的电流等于整流器输出的电流，从而达到抑制直流电压波动的目的。（4）主从控制[32-33]：按照电机侧逆变回路的状态作为主状态，将网侧整流回路状态作为从状态，按照主从控制模式实现双PWM变换器的协调控制以达到抑制母线电压波动的目的，这种方法动态响应快，直流母线电压波动较小。对于离网永磁直驱风力发电双PWM提水系统，其能量协调控制的关键是风力机吸收功率与水泵消耗功率的协调匹配，所以现有的双PWM变换器协调控策略并不适用于该系统，所以对该系统的能量协调控制研究是有必要的。参考文献王恰.中国风电产业40年发展成就与展望[J].中国能源,2020,42(09):28-32.薛立林,肖岚.对制定中国能源低碳“十四五”及中长期发展规划的认识和建议[J].国际石油经济,2020,28(12):1-10.刘超,徐跃.后疫情时代我国海上风电发展对策探究[J].中外能源,2021,26(03):14-19.朱彤.“十四五”时期可再生能源发展的关键是体制改革与机制重构[J].中国发展观察,2020(22):50-54.孙广川,李显光,董文斌,等.内蒙古风力发电产业地方标准体系研究[J].标准科学,2021(02):90-92.田果.正镶白旗“十四五”农村牧区供水保障规划探究[J].内蒙古水利,2021(01):71-72.林茂,李颖晖,徐浩军,等.永磁同步电机鲁棒预测电流控制器设计[J].电力电子技术,2021,55(02):60-64.肖飞.直驱式永磁同步风力发电变流器若干关键技术研究[D].浙江大学,2013.Z.Zhang,Y.Zhao,W.QiaoandL.Qu,etal.ASpace-Vector-ModulatedSensorlessDirect-TorqueControlforDirect-DrivePMSGWindTurbines[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,2014,50(4):2331-2341.张文娟,马浩淼,高蕊.引入比例谐振调节器的双馈电机转子电流无速度传感器控制[J].电力系统保护与控制,2018,46(10):108-112.L.Guo,X.Zhang,S.Yang,etal.AModelPredictiveControl-BasedCommon-ModeVoltageSuppressionStrategyforVoltage-SourceInverter[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2016,63(10):6115-6125.LiS,HaskewTA,SwatloskiRP,etal.OptimalandDirect-CurrentVectorControlofDirect-DrivenPMSGWindTurbines[J].IEEEtransactionsonpowerelectronics,2012,27(5):2325-2337.ZhangX,ZhangW,XuC,etal.3-DVector-BasedModelPredictiveCurrentControlforOpen-EndWindingPMSGSystemWithZero-SequenceCurrentSuppression[J].IEEEjournalofemergingandselectedtopicsinpowerelectronics,2021,9(1):242-258.YuF,ZhaoS,TianZ,etal.ModelPredictiveFluxControlofSemicontrolledOpen-WindingPMSGWithCirculatingCurrent

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