（大连交通大学电气信息学院 辽宁大连 116000）
摘要：针对传统双闭环PI控制在风电并网技术上稳定性、抗干扰能力及跟随性方面的不足，提出一种基于自适应模糊QPR的风力发电网侧控制策略。仿真验证了文中设计方案的可行性和控制效果，有效改善了PI控制在风电并网技术上稳定性、抗干扰能力及跟随性方面的不足。
关键词：风电并网；QPR；网侧变换器；模糊控制；自适应控制
1 双馈风力发电机双PWM变换器基本原理
设转子转速为n，转子旋转磁场转速为 ，定子同步转速为 。当电机处于超同步运行状态下时，发电机转速大于定子同步转速，为保持定子输出感应电压频率恒定，需要控制转子励磁，改变转子电流相序使 。此时转子向电网馈能，转子侧变换器工作在整流状态，是直流环节电容电压升高，为了减小电容电压升高，网侧变换器工作在逆变状态向电网提供能量。当电机处于亚同步状态时，发电机转速小于同步转速，为了使定子输出频率恒定，则需使 。此时转子吸收电网能量，转子侧变换器处于逆变状态，直流环节电容放电从而电压下降，为了减弱其下降，网侧变换器工作在整流状态下，向转子提供能量。当转子转速等于同步转速时，发电机可近似看成同步发电机。
2 网侧控制策略研究
根据上述内容，可知网侧变换器的作用在于两点：一是通过切换于整流逆变状态保持直流电容电压稳定；二是实现对交流侧单位功率因数的控制。采用自适应模糊双闭环控制，电压外环主要控制三相PWM变换器的直流侧电压，直流电压给定与反馈的误差，经电压调节器计算有功电流给定 ，其值决定有功功率大小，符号决定有功功率流向。电流内环按照电压外环输出的电流指令进行电流控制，为实现功率因数为1的整流或逆变，使无功电流分量 。
2.1电流内环控制策略
。
在具体的系统调试中，计算得到的调节器参数只是给出了参数的大致范围[2]，在调试时，上述计算结果作为调节器的初始参数，然后需要对其进行微调。根据带宽需要需要选取 ，有助于降低控制器对电网电压频率变化的灵敏性；根据稳定性、抗扰性、准确性选取合适的 ；根据增益需求确定 。
2.2模糊控制器设计
可将模糊控制器看成一个输入/输出的静态非线性映射，因此用如下形式描述其控制作用：
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3 仿真验证
在MATLAB/SIMULINK里建立系统模型，并对其进行仿真验证。仿真模型中，交流侧（电网侧）采用220V，50HZ交流电源，直流侧电容电压参考值为800V，直流侧电容0.0003F，交流侧连接电感值0.005H，电阻0.5欧，假设发电机工作在亚同步状态下，网侧变换器工作在整流状态，仿真观察并对比整流输出结果，得出结论。首先验证此方案可行性：图3-1 为超同步运行到亚同步状态时电网电压电流波形。超同步运行时，网侧电压、电流反相，且电流波形近似为正弦波，网侧变换器逆变，电能由变换器流入电网；切换到亚同步时，网侧电压和电流相位相同，且电流波形近似为正弦波，网侧变换器整流，电能由电网流向变换器从而流入转子。从而验证，此方案可以使变换器能量实现双向流动，并且在网侧变换器功率因数接近为1的情况下并网运行。
应用QPR调节器控制策略的直流侧电压：输出最大峰值1060，超调32.5%，稳态时输出为800 10，稳态误差为 1.25%
对比可以看出QPR控制输出的响应速度、超调量和稳态时系统稳定性都优于PI；并且在0.15s处，QPR对于阶跃扰动基本可以可以做到抗干扰。
4 总结
本文给出了一种基于QPR的自适应模糊控制风电机网侧控制策略，提供了QPR参数设计方法。文中针对PI、QPR和加入自适应模糊控制后的仿真结果进行对比研究，结果表明，基于QPR的自适应模糊控制方法能够使系统具有更好的跟随性、抗扰性和更小的稳态误差，验证了此方法的有效性。
参考文献：
[1]杭丽君，李宾，黄龙，姚文熙，吕征宇.一种可再生能源并网逆变器的多谐振PR电流控制技术[J].中国电机工程学报.2012，32(12)：51-58.
[2]鲍陈磊，阮新波，王学华潘东华，李巍巍，翁凯雷.基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计[J].中国电机工程学报.2012，32(25)：133-141.
论文作者:秦风驰,金钧
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/28
标签：变换器论文; 电压论文; 转子论文; 电流论文; 电网论文; 转速论文; 模糊论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;