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永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制 被引量:9
1
作者 周扬忠 许海军 毛洁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第24期96-102,16,共7页
为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值... 为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。 展开更多
关键词 直接转矩控制 永磁同步发电系统 精确线性化 解耦控制 空间电压矢量调制
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永磁同步发电系统非线性内模控制 被引量:5
2
作者 周扬忠 许海军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期128-135,18,共8页
为了进一步增强永磁同步发电系统发电运行的稳定性,要求控制策略对发电机参数变化及各种不确定干扰具有较强的鲁棒抑制能力。结合非线性反馈线性化技术和内模控制技术,提出一种新型永磁同步发电机(permanent magnetsynchronous generato... 为了进一步增强永磁同步发电系统发电运行的稳定性,要求控制策略对发电机参数变化及各种不确定干扰具有较强的鲁棒抑制能力。结合非线性反馈线性化技术和内模控制技术,提出一种新型永磁同步发电机(permanent magnetsynchronous generator,PMSG)控制策略。该控制策略以PMSG定子静止坐标系中数学模型为内模,采用一阶低通滤波器将实际电机与内模二输出之差动态系统扩张成一个新型非线性误差系统。基于该扩张系统,根据输入–输出反馈线性化理论推导出定子电压矢量给定。实验结果表明,采用所提控制策略的发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能;对发电机参数变化及负载扰动具有强的鲁棒抑制能力;直流输出电压控制迅速而平稳,系统运行噪音小。 展开更多
关键词 直接转矩控制 永磁同步发电系统 非线性控制 内模控制 空间电压矢量调制
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基于模型预测的永磁同步发电系统控制 被引量:1
3
作者 张昊清 魏东 《现代电子技术》 2021年第23期101-105,共5页
针对永磁同步发电系统中转速不稳定、转矩/功率脉动大的问题,采用模型预测控制策略对系统机/网侧变流器进行控制,提高系统工作稳定性与发电质量。机侧变流器采用模型预测直接转矩控制方法,网侧变流器采用模型预测直接功率控制方法,并在... 针对永磁同步发电系统中转速不稳定、转矩/功率脉动大的问题,采用模型预测控制策略对系统机/网侧变流器进行控制,提高系统工作稳定性与发电质量。机侧变流器采用模型预测直接转矩控制方法,网侧变流器采用模型预测直接功率控制方法,并在此基础上将机侧输出功率直接反馈给网侧母线电压控制外环,根据机侧功率变化实时改变网侧有功功率的设定值,降低母线电压与功率的脉动,实现机/网侧变流器一体化控制。仿真实验结果表明,文中研究的模型预测控制策略相比传统控制方法,机侧转速、转矩波动分别减小了60%,75%,网侧母线电压与功率脉动分别减小了70%,75%,整体响应速度提高50%。 展开更多
关键词 永磁同步发电系统 模型预测控制 系统数学模型 功率设定 功率反馈 直接转矩控制 一体化控制
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永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制 被引量:2
4
作者 姜礼洁 王晓燕 +1 位作者 苏杰 张镇韬 《现代电力》 北大核心 2024年第2期230-239,共10页
在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功... 在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 同步风力发电系统 两电平双PWM全功率换流器 模糊分数阶控制器 最大功率跟踪 发电稳定
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并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析 被引量:37
5
作者 蔺红 晁勤 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1-5,共5页
为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风... 为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风电场接入电网后,电网电压降落及风电场附近母线发生单相短路、三相短路接地故障时,直驱式永磁风力发电系统的暂态特性;仿真结果表明电网故障时,直驱式永磁风力发电系统可以进行无功功率控制,对电网电压的恢复有积极作用,不向短路点提供短路电流,确保风电系统连续运行,提高了电力系统的安全稳定性。 展开更多
关键词 直驱式永磁同步发电系统 控制策略 暂态特性 建模
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直驱永磁同步风力发电系统的降阶模型研究 被引量:23
6
作者 蔺红 晁勤 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期145-151,共7页
研究了适用于小干扰稳定分析的直驱永磁同步风力发电系统降阶模型。建立了直驱永磁同步风力发电系统的13阶详细模型;对于通过传输线接入无穷大母线系统的单个直驱永磁同步风力发电系统,应用特征值分析方法,保留其与主导特征值相关的状... 研究了适用于小干扰稳定分析的直驱永磁同步风力发电系统降阶模型。建立了直驱永磁同步风力发电系统的13阶详细模型;对于通过传输线接入无穷大母线系统的单个直驱永磁同步风力发电系统,应用特征值分析方法,保留其与主导特征值相关的状态变量,消去其它状态变量,将系统状态方程阶数降为4阶;再用时域仿真法,对降阶模型与详细模型的动态特性进行了比较。结果表明,提出的降阶模型与详细模型具有较好的一致性,也具有较高的精度。 展开更多
关键词 直驱同步风力发电系统 特征值分析法 参与因子 特征值灵敏度 降阶模型
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变流器开路故障下永磁同步风力发电系统运行特性分析 被引量:5
7
作者 张海霞 谭阳红 周野 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期7045-7051,共7页
永磁同步风力发电系统(permanent magnet synchronous generator power system,PMSG系统)变流器开路故障时的运行特性分析,因系统的非线性性与强耦合性影响难以深入。在剖析PMSG系统电压特性的基础上,提出了一种定子电流分析方法。详细... 永磁同步风力发电系统(permanent magnet synchronous generator power system,PMSG系统)变流器开路故障时的运行特性分析,因系统的非线性性与强耦合性影响难以深入。在剖析PMSG系统电压特性的基础上,提出了一种定子电流分析方法。详细推导故障相定子电压、下管电压及直流侧对地电压在断流和续流时的数学解析式,揭示了故障时各电压的运行特征;进一步结合混合逻辑动态(mixed logic dynamic system,MLD)理论,建立PMSG系统MLD健康模型,并利用电流残差中系统耦合特性以及非线性性,体现了故障后定子电流的动态变化特性。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性,也证实了所提方法能有效解决PMSG系统非线性性和强耦合性对定子电流分析的影响。 展开更多
关键词 风力发电 同步风力发电系统 混杂逻辑动态系统 开路故障 电流残差
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永磁同步风力发电系统附加虚拟阻尼控制仿真及验证 被引量:3
8
作者 刘军 周飞航 黄杨 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第15期89-96,共8页
永磁同步风电机组(permanent magnet synchronous generator,PMSG)传动轴的扭振不仅会增加轴系的疲劳损害,严重时还会影响风电机组(wind turbine generator,WTG)的稳定性、减少机组的使用寿命。为了保证风电机组高效、稳定运行,有效抑... 永磁同步风电机组(permanent magnet synchronous generator,PMSG)传动轴的扭振不仅会增加轴系的疲劳损害,严重时还会影响风电机组(wind turbine generator,WTG)的稳定性、减少机组的使用寿命。为了保证风电机组高效、稳定运行,有效抑制轴系扭振,该文详细阐述了永磁同步风电系统功率控制的基本控制策略,重点探讨与分析了控制参数与轴系阻尼对系统稳定性及轴系扭振的影响。总结出:当控制参数选择的不合适,会导致轴系扭振失稳;轴系阻尼能抑制扭振,并能够提高系统稳定裕度。基于此,该文提出一种附加虚拟阻尼的控制方法,通过在q轴电流控制环注入相应的阻尼的补偿电流,等效于引入阻尼补偿转矩、增加了轴系阻尼。所提控制策略对于抑制轴系扭振、增强机组的稳定性、增加机组的使用寿命,具有一定的现实意义与实用价值,可在轴系阻尼现实不足的情况下,可通过附加虚拟阻尼来增强轴系阻尼,进而对轴系扭振进行有效抑制。 展开更多
关键词 风能 发电 阻尼 同步风力发电系统 控制参数 扭振 稳定裕度
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一种多模型融合的风电系统永磁同步发电机数字孪生建模方法 被引量:8
9
作者 刘利强 尹彦博 +1 位作者 齐咏生 李永亭 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期149-162,共14页
针对当前风电系统永磁同步发电机(PMSG)建模技术存在设备内部参数理想化和系统耦合单一化的不足,无法满足数字孪生技术对设备虚拟模型要求的问题,提出一种面向数字孪生的风电系统永磁同步发电机建模方法。首先,依据实体样机参数,构建2 M... 针对当前风电系统永磁同步发电机(PMSG)建模技术存在设备内部参数理想化和系统耦合单一化的不足,无法满足数字孪生技术对设备虚拟模型要求的问题,提出一种面向数字孪生的风电系统永磁同步发电机建模方法。首先,依据实体样机参数,构建2 MW PMSG本体及电磁模型。之后为实现系统对PMSG的控制,基于联合仿真技术利用数字孪生建模平台搭建风电系统PMSG控制电路,实现多系统耦合仿真建模;在此基础上,充分考虑电机传热散热特性等影响,对PMSG热模型进行了构建与计算,并针对温度场计算流程复杂,不具备实时性等问题,引入一种改进的粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)代理模型方法对热模型进行降阶处理并集成;最终完成了基于多模型融合的PMSG数字孪生虚拟模型建模,并采用实体风机运行数据进行验证与测试,结果表明该模型可以有效地反映PMSG真实运行特性。 展开更多
关键词 数字孪生 虚拟模型 风电系统同步发电 建模方法 联合仿真 降阶模型
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永磁直驱式同步风力发电系统滑模自寻最优控制 被引量:2
10
作者 张立彬 徐红伟 +2 位作者 胥芳 张任 胡克用 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第7期29-32,共4页
针对永磁直驱式同步风力发电机系统部分负荷阶段的最大功率捕捉问题,提出了一种滑模自寻最优控制策略。在风力机和永磁同步风力发电机非线性数学模型基础上,利用滑模变结构自寻最优控制算法实现风力发电系统最大功率捕捉,同时用自适应... 针对永磁直驱式同步风力发电机系统部分负荷阶段的最大功率捕捉问题,提出了一种滑模自寻最优控制策略。在风力机和永磁同步风力发电机非线性数学模型基础上,利用滑模变结构自寻最优控制算法实现风力发电系统最大功率捕捉,同时用自适应参数改善滑模变结构控制带来的输出颤振。该方法具有无须测量环境风速和精确风力发电系统数学模型的优点。仿真证明该方法具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 直驱式同步风力发电系统 最大功率捕捉 非线性 滑模自寻最优
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永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制策略及仿真分析 被引量:1
11
作者 孙永清 张超 +2 位作者 翟俊峰 张希望 赵飞龙 《水电能源科学》 北大核心 2012年第9期192-194,157,共4页
以永磁同步风力发电系统为研究对象,分析了永磁同步风力发电系统的风速、风力机、Boost电路和逆变器模型,研究了风力发电系统的最大功率跟踪控制和并网逆变器控制,在Boost升压电路中利用转速、整流直流电压和导通比三者之间的传递关系... 以永磁同步风力发电系统为研究对象,分析了永磁同步风力发电系统的风速、风力机、Boost电路和逆变器模型,研究了风力发电系统的最大功率跟踪控制和并网逆变器控制,在Boost升压电路中利用转速、整流直流电压和导通比三者之间的传递关系制定了最大功率跟踪控制策略,通过简易的PQ解耦幅相控制实现系统并网,提高了系统输出功率因数,恒定了直流母线电压,并基于Matlab/Simulink搭建仿真模型验证了该系统控制策略的有效性。 展开更多
关键词 同步风力发电系统 最大功率跟踪 直流Boost斩波 控制策略 仿真
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考虑塔影与风切变的永磁同步风电系统最大风能跟踪控制策略 被引量:6
12
作者 刘军 周飞航 刘飞 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期107-114,共8页
为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发... 为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发电系统的影响,抑制了风电系统的低频震荡并保证了系统的稳定性。当考虑到轴系的摩擦损耗时,为了真正地实现最大风能跟踪,通过对最优叶尖速比进行修正,得出最大电磁功率所对应的准确的参考转速,使得机组运行在最大电磁功率对应的工作点处。在Matlab/Simulink下构建了直驱永磁同步风电系统的详细仿真平台,验证了该方法的正确性与有效性。 展开更多
关键词 塔影效应 风切变 同步风力发电系统 低频振荡 叶尖速比
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永磁同步发电机分岔及双参数特性分析 被引量:1
13
作者 夏非 范莉 王绍夫 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1904-1906,1911,共4页
在综合分析PMSM系统基础上,通过数值计算Lyapunov指数谱、分岔图等,讨论了永磁同步发电机系统的混沌分岔行为及周期窗口的形态变化;分析计算了系统在二维参数空间的双参数特性。结果显示系统在倍周期分岔中会出现缺边分岔现象,在双参数... 在综合分析PMSM系统基础上,通过数值计算Lyapunov指数谱、分岔图等,讨论了永磁同步发电机系统的混沌分岔行为及周期窗口的形态变化;分析计算了系统在二维参数空间的双参数特性。结果显示系统在倍周期分岔中会出现缺边分岔现象,在双参数空间系统出现复杂的分岔结构,两个控制参数对系统动力学行为的影响特性有所差别与影响。 展开更多
关键词 同步发电系统(PMSM) 分岔 LYAPUNOV指数 双参数特性
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基于Hamilton模型的风力发电系统的自适应控制 被引量:4
14
作者 任丽娜 刘福才 焦晓红 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期586-593,共8页
研究了基于端口受控哈密尔顿模型(PCH)的永磁同步风力发电系统的无源性控制(PBC)问题。在对风力发电控制系统设计中,充分利用其本身的物理结构特性,选择系统能量函数,并基于哈密尔顿方程,建立系统的端口受控哈密尔顿结构模型,基于此模... 研究了基于端口受控哈密尔顿模型(PCH)的永磁同步风力发电系统的无源性控制(PBC)问题。在对风力发电控制系统设计中,充分利用其本身的物理结构特性,选择系统能量函数,并基于哈密尔顿方程,建立系统的端口受控哈密尔顿结构模型,基于此模型设计了风力发电系统的无源性控制器,该控制器不仅简单易实现且反映了系统内部结构以及动态特性的信息。同时,在控制器设计中还考虑了系统存在参数不确定和外界干扰情况下的自适应控制问题。仿真实验证明了控制器的有效性。 展开更多
关键词 同步风力发电系统 无源性控制 哈密尔顿系统 自适应控制
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风力发电系统的Hamilton建模及其无速度传感器控制 被引量:4
15
作者 任丽娜 刘福才 焦晓红 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期457-464,共8页
本文研究了基于端口受控Hamilton(port-controlled Hamiltonian,PCH)模型的永磁同步风力发电系统的无速度传感器控制问题.首先根据风力发电系统本身的物理结构特性,建立其端口受控Hamilton结构模型,然后基于此模型设计了系统的全维状态... 本文研究了基于端口受控Hamilton(port-controlled Hamiltonian,PCH)模型的永磁同步风力发电系统的无速度传感器控制问题.首先根据风力发电系统本身的物理结构特性,建立其端口受控Hamilton结构模型,然后基于此模型设计了系统的全维状态观测器,得到系统的速度估计,从而实现了系统无速度传感器控制.在控制器设计中还考虑了系统存在参数不确定情况下的自适应控制问题,以及在控制器设计中用状态量的估值直接替代不可测状态量时存在的误差问题.最后仿真实验证明了控制器的有效性. 展开更多
关键词 端口受控Hamilton(PCH)模型 同步风力发电系统 全维状态观测器 无速度传感器控制 自适应控制
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基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统 被引量:18
16
作者 刘钰山 葛宝明 +1 位作者 毕大强 王文亮 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2010年第18期140-144,198,共6页
传统的异步电机直接转矩控制系统模拟风力机特性存在低速转矩脉动大、电流畸变等缺点,严重影响其在直驱永磁同步风力发电模拟系统中的应用。采用离散空间矢量调制技术,以改善风机模拟系统的低速性能。设计了基于改进的直接转矩控制的风... 传统的异步电机直接转矩控制系统模拟风力机特性存在低速转矩脉动大、电流畸变等缺点,严重影响其在直驱永磁同步风力发电模拟系统中的应用。采用离散空间矢量调制技术,以改善风机模拟系统的低速性能。设计了基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统的结构,并与直驱式永磁同步发电机组成风力发电并网模拟系统,实现了最大功率点跟踪(MPPT)控制。在Matlab/Simulink仿真环境下建立仿真模型,为实验室建立实物系统奠定了基础。 展开更多
关键词 风力机模拟 直接转矩控制 离散空间矢量调制 直驱同步风力发电系统
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适用于农网的中小功率风力发电电源研究
17
作者 汪洋 成立 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2011年第27期17075-17078,共4页
根据农网对中小功率风力发电电源的要求,采用永磁同步风力发电系统设计了不控整流器加并网脉冲调制(PWM)变换器结构的风力发电电源,具有结构简单,控制方便,成本较低,易于维护的特点,对其运行控制策略进行研究,实现了有功/无功解耦控制,... 根据农网对中小功率风力发电电源的要求,采用永磁同步风力发电系统设计了不控整流器加并网脉冲调制(PWM)变换器结构的风力发电电源,具有结构简单,控制方便,成本较低,易于维护的特点,对其运行控制策略进行研究,实现了有功/无功解耦控制,提出了一种基于网侧功率直接控制原理的最大风能跟踪控制策略,仅需控制并网电流一个参数就能直接控制并网功率。建立了相关的试验系统,通过试验验证了所设计的系统和所提出方法的正确性和可行性,是一种适用于农网的中小容量风力发电电源。 展开更多
关键词 农网 农村能源 风力发电电源 同步风力发电系统 网侧功率直接控制
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风力机传动链扭转振动无源控制 被引量:1
18
作者 任丽娜 杨欢欢 +1 位作者 刘爽爽 刘福才 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1825-1832,共8页
以永磁同步风力发电系统为研究对象,研究基于其端口受控的哈密尔顿(PCH)模型的传动链扭转振动无源性控制(PBC)问题。首先,建立传动链的两质量块模型,并将其转化为能反映系统物理结构特性的PCH模型。然后,从系统能量角度出发,基于传动链... 以永磁同步风力发电系统为研究对象,研究基于其端口受控的哈密尔顿(PCH)模型的传动链扭转振动无源性控制(PBC)问题。首先,建立传动链的两质量块模型,并将其转化为能反映系统物理结构特性的PCH模型。然后,从系统能量角度出发,基于传动链的PCH模型,设计结构简单,调整参数物理意义明确的无源控制器。最后,在Matlab平台上进行无源控制策略与PID控制策略的仿真对比,仿真结果表明所提出的无源控制策略不仅能有效降低传动链的疲劳载荷,抑制扭转振动,还能提高输出功率的品质,且比PID控制策略有更好的控制效果。 展开更多
关键词 同步风力发电系统 传动链扭转振动 端口受控的哈密尔顿(PCH)模型 无源性控制(PBC) PID
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