【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制领域。
技术介绍
1、无刷双馈电机作为一种新型交流感应电机，在风力发电和船舶轴带发电等领域具有广阔的应用前景。相比传统双馈感应电机，无刷双馈电机减少了电刷和滑环，所以更为经济可靠，其典型结构为两套极对数不同的定子绕组和一套转子绕组，两套定子绕组分别为控制绕组和功率绕组，其磁场相互独立，互不耦合。
2、当无刷双馈电机工作在风力发电与船舶轴带发电领域时，其转子转速波动较大，且电机参数会受到电磁饱和、温度变化和噪声等影响，传统pi控制鲁棒性较差，容易导致输出电压波动较大。模型预测控制等新型控制方法近年来也被用于无刷双馈电机的控制中，以提升鲁棒性与发电精度，但是多数都需要精确的电机参数，这提升了对电机系统的计算量需求，对控制器硬件要求较高，导致电机系统的成本升高。同时，由于无刷双馈电机控制结构中电压环与电流环的存在，电阻、电感等电机参数摄动会同时在电压外环与电流内环中产生不确定性，这使得无刷双馈电机可被看做一类具有匹配不确定性与非匹配不确定性的二阶非线性系统。但现有的研究均没有考虑到这一点，使得无刷双馈电机的输出电压存在稳态误差，电机抗干扰能力较差。
3、由于无刷双馈电机是个典型的非线性和多耦合的系统，现有技术未充分考虑系统的匹配和非匹配不确定性，系统对外部扰动和内部参数摄动敏感，导致系统输出电压的脉动较大，电能质量较差，故亟需一种鲁棒性和快速性强的控制方法。滑模控制作为一种典型的非线性控制方法，对内部参数摄动和外界扰动具有强鲁棒性，故被广泛应用于电机控制、航空航天和机器人等领域。但传统滑模
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决传统的全阶终端滑模控制算法没有将电机参数摄动所引起的匹配与非匹配不确定性同时被考虑到电机模型中，导致系统输出电压精度低、系统抗干扰能力及控制效果差的问题，本专利技术提供了一种无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法。
2、无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，包括：
3、根据无刷双馈电机数学模型，考虑无刷双馈电机参数摄动引起的匹配和非匹配不确定性，确定非匹配功率绕组外环电压子系统的电压环状态方程和匹配控制绕组内环电流子系统的电流环状态方程；
4、针对非匹配功率绕组外环电压子系统的电压环状态方程，设计外环全阶终端滑模控制器来补偿无刷双馈电机独立发电系统中的非匹配不确定性，使得无刷双馈电机的功率绕组电压幅值的追踪误差收敛至零；
5、针对匹配控制绕组内环电流子系统的电流环状态方程，设计内环全阶终端滑模控制器来补偿补偿无刷双馈电机独立发电系统中的匹配不确定性，使得无刷双馈电机的控制绕组电流幅值的追踪误差收敛至零。
6、优选的是，设计外环全阶终端滑模控制器的具体过程为：
7、步骤a1、根据非匹配功率绕组外环电压子系统的电压环状态方程，设计外环电压滑模面和外环复合趋近律；
8、步骤a2、将非匹配功率绕组外环电压子系统的电压环状态方程代入所设计的外环电压滑模面后进行求导，再与外环复合趋近律联立，从而确定外环全阶终端滑模控制器的总控制律。
9、优选的是，步骤a1中，外环电压滑模面为：
10、
11、式中，su为外环电压滑模面，eu为功率绕组输出电压幅值与给定值的误差，c0为常数，q和p均为奇数，满足0<q/p<1，q/p为终端吸引子；外环复合趋近律为：
12、
13、式中，为外环电压滑模面一阶导，且定义为外环复合趋近律，c1、c2、a、η、k和q′均为常数，sat(su)为su的饱和函数。
14、优选的是，步骤a2中外环全阶终端滑模控制器的总控制律为：
15、u＝ueq+un；
16、其中，
17、
18、u为外环全阶终端滑模控制器的总控制律，ueq和un分别为外环全阶终端滑模控制器的等效控制律和实际控制律，c0为常数，q和p均为奇数，满足0<q/p<1，q/p为终端吸引子；eu为功率绕组输出电压幅值与给定值的误差，t为积分上界，τ为滑模面参数，c1、c2、a、η、k和q′均为常数，su为外环电压滑模面。
19、优选的是，
20、其中，δ为边界层的边界值，k和δ均为常数。
21、优选的是，设计内环全阶终端滑模控制器的具体过程为：
22、步骤b1、根据匹配控制绕组内环电流子系统的电流环状态方程，设计内环电流滑模面和内环复合趋近律；
23、步骤b2、将匹配控制绕组内环电流子系统的电流环状态方程代入所设计的内环电流滑模面后进行求导，再与内环复合趋近律联立，从而确定内环全阶终端滑模控制器的总控制律。
24、优选的是，步骤b1中，内环电流滑模面为：
25、
26、式中：si为内环电流滑模面，ei为控制绕组输出电流和电流给定值间的误差，c2＝diag(c21,c22)，c2表示所设计的内环电流滑模面的参数正定对角矩阵，c21和c22分别为c2中的第一参数和第二参数，q和p均为奇数，满足0<q/p<1，q/p为终端吸引子；内环复合趋近律为：
27、
28、式中，为内环电流滑模面一阶导，且定义为内环复合趋近律，c1、c2、a、η、k和q′均为常数，sat(su)为su的饱和函数。
29、优选的是，步骤b2中内环全阶终端滑模控制器的总控制律为：
30、u′＝u′eq+u′n
31、其中，
32、
33、u'为内环全阶终端滑模控制器的总控制律，u'eq和u'n分别为内环全阶终端滑模控制器的等效控制律和实际控制律；f00为内环关于控制绕组dq轴电流的相关矩阵，t10为控制绕组dq轴电流的自相关矩阵，其中t10＝r20/σ20l20，r20为控制绕组电阻的初始值，σ20为控制绕组和转子绕组电感复合参数，l20为控制绕组的电感初始值，i2dq为控制绕组的dq轴电流，ku0为中间变量，ku0＝ω2l1r0l2r0[ω2l1r0l2r0i2e+ω2(l21r0-l10lr0)i1d-r10l1r0i1q]，ω2为控制绕组侧的电角频率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，设计外环全阶终端滑模控制器的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤A1中，外环电压滑模面为：
4.根据权利要求2所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤A2中外环全阶终端滑模控制器的总控制律为：
5.根据权利要求3或4所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，设计内环全阶终端滑模控制器的具体过程为：
7.根据权利要求6所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤B1中，内环电流滑模面为：
8.根据权利要求6所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤B2中内环全阶终端滑模控制器的总控制律为：
9.
10.根据权利要求1所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，电压环状态方程为：
...【技术特征摘要】
1.无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，设计外环全阶终端滑模控制器的具体过程为：
3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤a1中，外环电压滑模面为：
4.根据权利要求2所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，步骤a2中外环全阶终端滑模控制器的总控制律为：
5.根据权利要求3或4所述的无刷双馈电机独立发电系统全阶终端滑模控制方法，其特征在于，
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：周铭浩，徐姣姣，穆朝絮，徐伟，刘毅，蔡蔚，张元科，于浩凡，陈佳新，吴更航，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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