双馈风力发电机的高阶滑模控制陈滨，冯勇，周铭浩**（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001）510152025303540摘要：在变速恒频风力发电系统中，双馈发电机已成为一种最重要的发电机，因此研究新型控制策略来实现双馈发电机的安全、稳定、高效运行具有重要意义。双馈发电机是个多变量、强耦合的非线性系统，传统的线性控制策略难以实现双馈发电机好的动静态性能。高阶滑模控制策略是一种鲁棒性强、收敛速度快、跟踪精度高的非线性控制策略，同时它还克服了传统滑模控制理论中的抖振问题。本文基于双馈发电机在两相同步旋转坐标系（dq）下的数学模型，根据高阶滑模控制理论设计了双馈发电机的速度和了电流控制器，通过计算机仿真来验证了所设计的高阶滑模控制器的有效性。关键词：风力发电；矢量控制；高阶滑模控制中图分类号：TM315High-orderSilidingModeControlofDoubly-fedInductionGeneratorChenBin,FengYong,ZhouMinghao(SchoolofElectrialEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract:Doubly-fedinductiongeneratoristhemostimportantgeneratorusedforVSCFwindpowergenerationsystem.soresearchingonnewcontrolstrategytoensuresafe,stableandefficientoperationofDFIGhasimportantmeaning.AsDFIGisamultiplevariables,strongcouplingandnonlinearsystem,whichmakesitdifficulttousetraditionallinearcontrolstrategytocontroltheDFIGwithgooddynamicandstaticperformance.High-orderslidingmodecontrolstrategyhasmanyimportantadvantages,suchasstrongrobustness，fastconvergence，hightrackingaccuracyandabilitytoeliminatethechatteringphenomenonexistingintheconventionalslidingmodecontrol.Inthispaper,speedandcurrentcontrollersofDFIGaredesignedbasedonthemathematicalmodeofDFIGind-qsynchronousrotatingreferenceframeandthehigh-orderslidingmodecontroltheory.Thevalidityoftheproposedmethodhasbeenverifiedbycomputersimulation.Keywords:Windpower;Vectorcontrol;High-orderslidingmodecontrol0引言风能是种世界上存在广泛、蕴藏量大、易被利用、可再生的绿色能源。利用风能来代替石油、煤炭等不可再生化石能源是解决能源和环境问题的有效途径。目前基于双馈发电机的风力发电机组在风电市场中所占的份额超过50%[1]，并且双馈电机也在向大容量发展，双馈发电机安全稳定运行不仅关系到风电机组的安全，而且关系到电网的安全稳定。高阶滑模控制[2]是由以A.Levent为代表的一批研究人员提出的,它有效的消除了传统滑模中的抖振问题，这是滑模控制理论发展的一个巨大进步。高阶滑模控制具有很好的抗干扰能力，因此设计高阶滑模控制器有利于提高双馈发电机抗干扰能力，从而使得双馈发电机的安全、稳定运行。同时高阶滑模控制响应速度快、跟踪精度高的优点，有利于提高发电机的效率。本文采用定子电压定向的矢量控制方法[3]来实现对双馈电机的控制，这种控制方法具有转速、无功功率外环和电流内环的双闭环结构。作者简介：陈滨，（1987-），男，硕士，电气工程、风力发电。通信联系人：冯勇，（1962-），男，教授，主要从事电力电子与电力传动、高阶滑模控制等的研究。E-mail:yfeng@hit.edu.cn-1-⎪us⎪qs⎪dr⎩pLm(qsdrdsqrrLi−i)−F−⎪⎩Qsuqsdsdsdsi−uis1双馈发电机的数学模型45双馈发电机的定子直接与电网连接，转子接交流励磁电源，通过对转子电流的控制可以实现对电机转速或功率的控制。本文在建立双馈电机数学模型时，定、转子绕组均采用电动机惯例，定、转子绕组电流以流入为正,则它在两相同步旋转坐标系(dq)下的数学模型[4]为：(1)电压方程：50(2)磁链方程：⎧uds⎪⎪uqs⎨⎪udr⎩qrRsidsds−1qsRsiqsqs1dsRridrdr−sqrRriqrqrdr（1-1）(3)转矩方程：⎧ds⎪⎨⎪qrLsidsLmidrLsiqsLmiqrLmidsLridrLmiqsLriqr（1-2）TepLmLs(qsidr−dsiqr)（1-3）(4)运动方程...