一种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法
【专利摘要】一种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，所述方法首先建立由涡簧箱、齿轮变速箱和永磁同步发电机依次连接而成的永磁同步发电装置的全系统数学模型；然后根据内外部干扰建立永磁同步发电机状态方程并设计高增益干扰观测器，利用高增益干扰观测器估计出综合干扰；再通过设计L2鲁棒反步控制器，求得d、q轴的控制电压；最后将控制电压输入到永磁同步发电机全系统数学模型中，实现对永磁同步发电机的控制。本发明针对内外部非线性扰动，设计了基于高增益算法的干扰观测器；并基于L2干扰抑制算法，设计了鲁棒反步控制律。试验结果表明，本方法能够完全抑制内外部的非线性干扰，实现了发电机的高精度控制，保证电机输出高质量电能。
【专利说明】
一种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于控制机械弹性储能用永磁同步发电机的方法，属于控制技术 领域。
【背景技术】
[0002] 永磁同步发电机具有气隙磁密高、转矩惯量比大、结构简单紧凑、效率高、响应速 度快等优点，适于用作永磁电机式机械弹性储能机组中的机械能向电能转换的执行设备。 由于永磁电机式机械弹性储能机组的机电耦合特性以及永磁同步发电机的非线性特征，机 械弹性储能机组发电运行时需要解决的关键技术问题就是永磁同步发电机的非线性控制 问题。另外，永磁同步发电机在发电运行时，作为动力源的涡簧的扭矩和转动惯量不断变 化，将对电机运行性能造成不良影响。加之永磁同步发电机内部参数易受环境温度、湿度等 影响，使得其内部参数常常偏离额定值，因此，永磁同步发电机采用基于常规参数固定的PI 矢量控制，适应性将变差，很难满足高质量发电的控制要求。为此，设计一种控制方法，使得 机械弹性储能用永磁同步发电机在发电运行时，既能抵抗住内外部非线性干扰，又能发出 高质量电能具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种机械弹性储能用永磁同步发电 机的控制方法，使机械弹性储能用永磁同步发电机在发电运行时既能抵抗住内外部非线性 干扰，又能发出高质量电能。
[0004] 本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
[0005] -种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，所述方法首先建立由涡簧箱、 齿轮变速箱和永磁同步发电机依次连接而成的永磁同步发电装置的全系统数学模型;然后 根据内外部干扰建立永磁同步发电机状态方程并设计高增益干扰观测器，利用高增益干扰 观测器估计出综合干扰;再通过设计1^鲁棒反步控制器，求得d、q轴的控制电压;最后将控 制电压输入到永磁同步发电机全系统数学模型中，实现对永磁同步发电机的控制。
[0006] 上述机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0007] a.根据机械弹性储能用永磁同步发电机的实际运行参数，建立永磁同步发电装置 的全系统数学模型：
[0008]
[0009]
[0010]
[0011] j = jp+js
[0012] Js = Jm/r2
[0013] Ts = Tm/r
[0014] B = Bp+Bs
[0015] Bs = Bm/r2
[0016] ω = ω m · r
[0017]
[0018] 其中：ω、coj别表示发电机和涡簧弹性轴的机械角速度，id、iq和ud、 uj别表示 定子电流和定子电压的d、q轴分量，Ld、Lq分别表示定子绕组的d轴和q轴电感，R表示定子绕 组的电阻，Ts表示涡簧等效到电机侧的扭矩，T m表示涡簧弹性轴输出的扭转力矩，J表示等效 转动惯量，Jp表示电机的转动惯量，Js表示涡簧等效到电机侧的转动惯量，Jm表示涡簧的转 动惯量，B表示等效转动惯量，Bp表示电机的粘滞阻尼系数，Bs表示涡簧等效到电机侧的粘滞 阻尼系数，B m表示涡簧的粘滞阻尼系数，p是转子极对数，(i>f是永磁体产生的磁链，r为齿轮 变速箱变速比，E、1、b和h分别为储能涡簧的材料弹性模量、长度、宽度和厚度，k为涡簧质量 系数，t为时间；
[0019] b.内外部干扰描述
[0020] 内部干扰：
[0023][0024] 外部干扰：
[0021]
[0022]
[0025]
[0026] 其中：ΔΑ为转速的内部干扰，Af2为q轴电流的内部干扰，Af3为d轴电流的内部 干扰，Α φ ￡和Δ B分别表示Φ #PBP的变化值，和分别表示R/L(^pR/ Ld的变化 值，分别表示和Φ f/Lq和Φ f/Ld的变化值，Ja( = Jp+Wr2)为等效转动惯 量的可测部分，为涡簧转动惯量的可测部分，^为涡簧转动惯量的不可 测部分，AJha+Sjp-J，)为引入的中间变量，4(=么 ;;//·2)为等效转动惯量的不可测 部分，TSa(=Wr)为等效驱动转矩的可测部分，八;"(= 7；; -为涡簧扭矩的可测部分， 为涡簧扭矩的不可测部分;(= /0为驱动转矩的不可测部分；
[0027] c.根据内外部干扰建立含有待估计干扰的永磁同步发电机状态方程： .，3:
[0031] 其中：X1、X2和X3分别表示ω、iq和id，
=1/ (Lq+ Δ Lq)-1/Lq Η
Η g3 = l/(Ld+ALd)-l/Ld!
.)为转速的等效干扰，d2(= Δ f2+A g2Uq)为定 子绕组q轴电流的等效干扰，d3(= Δ f3+A g3ud)为定子绕组d轴电流的等效干扰；[0032] d.设计高增益干扰观测器4、态和4 ··
'^ \ / -二，\ a a. /
[0033]
[0034]
[0035]
[0036] 其中：ξ^ξ^ΡξΒ为辅助状态变量，
4、表和4分别为干扰di、d2和d3的估计值，丨八1、 1々2和丨八3分别是是、為和4的增益。
[0037] 根据仿真控制性能效果，调试增益参数1/ει、1/ε2和1/ε3,将其代入高增益干扰观 测器在、和4中来估计山、山和 d3;
[0038] e.设计1^鲁棒反步控制器：
[0039]
[0040]
[0041] 其中：(^是虚拟控制函数
为控制参数，T为L2增益干扰抑制因子，Z1、Z2和Z3分别为XL、X2和X3的误差变量。
[0042] 根据仿真控制性能效果，调试参数丁、1^1上和1?，将其代入11(1和11(1中，进而得到(1、(1 轴的控制电压；
[0043] f.将控制电压Ud和uq输入到永磁同步发电机全系统数学模型，实现对永磁同步发 电机的控制。
[0044]本发明针对内外部非线性扰动，设计了基于高增益算法的干扰观测器;并基于L2 干扰抑制算法，设计了鲁棒反步控制律。试验结果表明，本方法能够完全抑制内外部的非线 性干扰，实现了发电机的高精度控制，保证电机输出高质量电能。
【附图说明】
[0045]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0046] 图1是永磁发电机组全系统模型；
[0047] 图2、图3、图4是非线性干扰及其估计；
[0048]图5、图6是系统控制输入；
[0049] 图7、图8、图9是系统状态输出。
[0050] 文中各符号表示为：ωη表示涡簧弹性轴的机械角速度，。、、和^^如分别表示定子 电流和定子电压的d、q轴分量，Ld、L q分别表示定子绕组的d轴和q轴电感，R表示定子绕组的 电阻，Ts表示涡簧等效到电机侧的扭矩，Tm表示涡簧弹性轴输出的扭转力矩，J表示等效转动 惯量，Jp表示电机的转动惯量，Js表示涡簧等效到电机侧的转动惯量，Jm表示涡簧的转动惯 量，B是等效粘滞阻尼系数，Bp表示电机的粘滞阻尼系数，Bs表示涡簧等效到电机侧的粘滞阻 尼系数，B m表示涡簧的粘滞阻尼系数，p是转子极对数，(i>f是永磁体产生的磁链，r为齿轮变 速箱变速比，N为涡簧工作圈数，E、l、b和h分别为储能涡簧材料的弹性模量、长度、宽度和厚 度，k为涡簧质量系数，t为时间，Afi为转速的内部干扰，Af 2为q轴电流的内部干扰，A f3为 d轴电流的内部干扰，Λ φ ￡和Δ B分别表示Φ f和Bp的变化值，和别表示R/Lq 和R/Ld的变化值，Δ%，和分别表示和φ f/Lq和Φ f/Ld的变化值，JdPTsj别为等 效转动惯量和等效驱动转矩的可测部分，Jma和Tma分别表示涡簧转动惯量和输出扭矩的可 测部分，和分别为涡簧转动惯量和扭矩的不可测部分，心和分别为等效转动惯 量和驱动转矩的不可测部分，△ J、fl、f2和f3为中间变量，X1、X2和X3分别表不发电机转子的 机械角速度ω、定子电流q轴分量iq和定子电流d轴分量id，为转速的干扰估计值，_^ 2为定 子绕组q轴电流的干扰估计值，&为定子绕组d轴电流的干扰估计值，&、&和&分别为cU、 d2和d3的估计误差，14^13为辅助变量，1/ει、1/ε 2和1/ε3分别是^和&的增益，coref 是转速的期望值，αι、α2是对应于iq和id的虚拟控制函数，ki、k 2和k3为控制参数，T为L2增益 干扰抑制因子，Z1、Z2和Z3分别为Χ1、χ2和X3的误差变量，Di、D2、D 3和Pi均为常数，Η为Hami lton 函数，d为系统的干扰信号，z为系统的评价信号，V为李雅普诺夫函数。
【具体实施方式】
[0051] 本发明由以下技术方案实现：
[0052] 1.永磁同步发电机数学建模
[0053] 永磁同步发电装置全系统模型如图1所示，齿轮变速箱被简化为多自由度"弹簧一 质量一阻尼"模型，其中，Bp和仏分别为电机和涡簧的粘滞阻尼系数，Ts表示等效到电机侧的 涡簧驱动转矩，T m表示涡簧弹性轴输出的扭转力矩，ω和〇^分别表示发电机转子和涡簧弹 性轴的机械角速度。
[0054]在发电过程中，永磁同步电机运行于发电机状态，假设定子绕组d轴电感Ld等于定 子绕组q轴电感Lq，则永磁同步发电机在d、q轴旋转坐标下的数学模型可写为：
[0055]
(Π
[0056] 其中：J( = JP+JS)为等效转动惯量，JP为电机的转动惯量，Js为涡簧等效到电机侧 的转动惯量，id、iq分别表示定子电流的d、q轴分量，Ud、Uq分别表示定子电压的d、q轴分量，R 为定子电阻，ω为电机转子的机械角速度，(^为永磁体磁链，p为转子极对数。
[0057] 假设齿轮变速箱变速比为r，忽略变速箱功率损耗，则变速箱两侧的惯量、力矩、角 速度关系式可表达为：
[0058]
(2)
[0059]设涡簧尾端采用固定方式，根据国标《平面涡卷弹簧设计计算(JB/T7366-1994)》， 矩形截面涡簧扭矩可写为：
[0060]
(3)
[0061 ]其中：N为涡簧工作圈数;E、1、b和h分别为储能涡簧材料的弹性模量、长度、宽度和 厚度;k为涡簧质量系数。
[0062]正常运行时涡簧弹性轴角速度ωm与涡簧工作圈数N的关系为：
[0063]
(4)
[0064] 式(4)代入式(3)可得，涡簧扭矩与其角速度的关系为：
[0065]
(5)
[0066] 由式（5)可见，理论上，一旦角速度ωΜ恒定，涡簧输出扭矩将与时间呈现线性关 系。
[0067] 微分方程(1)结合等式(2)和(5)就构成了带有机械弹性储能装置的永磁同步发电 机组全系统数学模型。
[0068] 2.控制问题描述
[0069] 2.1动力源转动惯量和转矩同时变化情况描述
[0070] 机械弹性储能以涡簧作为动力源。基于机械涡簧的固有特征，可分别用式(6)和 (7)来描绘涡簧的转动惯量和转矩变化：
[0071] (6)
[0072] ，冊 Jw (7)
[0073] 其中：j4PTm分别表示涡簧的转动惯量和输出扭矩，Jma和Tma分别表示涡簧转动惯 量和输出扭矩的可测部分，实验表明，它们随时间呈线性变化，^^和^^分别表示涡簧转 动惯量和扭矩的不可测部分，分别模拟涡簧转动惯量和输出扭矩在一定范围内的随机波动 干扰。
[0074] 针对和^5^;，本发明通过设计干扰观测器来进行估计。
[0075] 结合式(2)，可得等效转动惯量为：，
$Ja = Jp+Jma/r2,毛=\;/r2，其中，J a为等效转动惯量的可测部分，δ:为等效转动惯量的 不可测部分;等效驱动扭矩为：
其 中，!^为等效驱动转矩的可测部分，为驱动转矩的不可测部分。
[0076] 将J = Ja+3j和.? =? +.?代入式（1)，可得：
[0077](8) \
/
[0078] 为便于推导和后续处理，引入AJ如下：
[0079] AJ=(Ja+5j)-1-Ja-1 (9)
[0080] 则式(8)可以重新描述如下：
[0081 ](1〇) V
' J
[0082]引入不确定性综合干?;
长描 述涡簧转动惯量和转矩同时变化对转速的影响。
[0083] 2.2电机内部结构参数不确定影响
[0084] 对于机械弹性储能用永磁同步发电机而言，受环境温度、湿度等影响，永磁同步发 电机的定子绕组电阻R、定子绕组的q轴和d轴电感L q和Ld、粘滞阻尼系数Bp和转子永磁体产 生的磁链Φ?常常偏离额定值。若不考虑这些结构参数的不确定性影响，采用额定值建模的 机械弹性储能系统会存在建模误差。为了描述电机结构参数不确定所造成的影响，引入A fi，A f2和 A f3如下：
[0088] 其中：Δ φ f和Δ B分别表不Φ f和BP的变化值，^和Δ/?Λ>_^分别表不R/Lq和R/
[0085]
[0086]
[0087] Ld的变化值，和分别表示和φ f/Lq和Φ f/Ld的变化值。
[0089] 2.3建立永磁同步发电机数学模型
[0090] 综合上述分析，永磁同步发电机的动态特性可用下面的状态方程来表示：
[0091]
[0092] 123456789 2
[0094] 其中AW和X3分另ll表示ω、iq和id
3
4 Δ g3 = -l/Ld+l/(Ld+ A La)丨为转速的等效干扰，d2( = Δ f2+ Δ g2Uq) 5 v a
^ a 6 为定子绕组q轴电流的等效干扰，d3( = Δ f3+A g3ud)为定子绕组d轴电流的等效干扰，Δ Lq和 7 A Ld分别表示Lq和Ld的变化值。 8
[0095]本发明中，假设所有状态都是可测的。 9
[0096] 3.高增益干扰观测器设计
[0097] 式（14)-(16)中，di、d2和d3描述了内外部干扰对永磁同步发电机的影响，本发明引 入高增益观测器对这些干扰进行估计。首先，将永磁同步发电机的状态方程（14)-(16)改写 为：
-a -a
[0098]
[0099]
[0100]
[0101] 假设干扰Cb'cb和cb的估计值为忒、4和4,则估计误差4、4和4可写为：
[0102]
(20)
[0103] 根据高增益干扰观测器理论，4、4和^可设计如下：
[0104]
123 其中：1/ει、1/ε2和1/ε3是观测器.是、矣和的增益。 2 假设1 1』、？、(^及各自导数均有界。 3 事实上，从物理角度来看，永磁同步发电机的所有状态都是有界的，也即|X|<Xmax (常数）。并且，从式(6)(7)和(9)可以看出，在一定的发电时间内，AJ和<也是有界的。因 此，存在常数Di、D 2和D3使得：
[0108]
(22)
[0109]为抑制这些干扰衍生因素，需要高增益或者说使￡1、￡2和￡3的值较小。从式(21)能 够看到，描述^和武动态特性的方程使用了它们导数的形式，如果直接使用观测器的 1 " 2, '3 高增益，测量噪声势必会被放大，因此这种观测器在实际应用中效果将不理想。为避免这一 问题的出现，本发明引入对应于4、&和13的三个辅助状态变量^2和|3。
[0110]给定辅助状态变量1、ξ2和ξ3如下：
[mu]
(23)
[0112] 则辅助状态变暈的动态特性可写为：
[0113](24) ^'3 V. J \：Ljd
?
[0114] 于#
。其中Pi表示一实数，只叫4w|，v〇〇， i = l，2,3。从结果中可知，越小，①）的上限越小。
[0115] 注1观测器（24)与辅助状态变量（23)不需要七、和毛的导数来得到和 因此如果用式(23)和(24)取代式(21)来进行变化估计，则因高增益而引起的测量噪声 被放大的影响得以减弱，以至于其影响在实际中是可以被忽略的。
[0116] 4. L2鲁棒反步控制律设计
[0117] 将式(14)视为一个子系统。根据反步控制理论，定义系统误差变量21、22和23如下：
[0118]
(25)
[0119] 其中：〇re3f是转速的期望值，ajPa2是为使得系统稳定而引入的待定虚拟控制函 数。
[0120] 对幻求一阶导数，可得
[0121]
(26)
[0122] 将式(20)和(25)代入式(26)，可得
[0123]
(27)
[0124] 选取虚拟控制函数(^为
[0125]
(28)
[0126] 其中为正实数;$为高增益干扰观测器输出
*3鲁棒项，用以抵消观测 器估计误差:是对系统的影响。
[0127] 将式(28)代入式(27)，可得
[0128]
(29)
[0129] 为实现永磁同步发电机的完全解耦和速度跟踪，设计虚拟控制函数α2如下：
[0130] α2 = 0 (30)
[0131] 由Z1、Ζ#ΡΖ3可以组成新的系统，分别对Ζ#Ρ Ζ3求导数，可得
[0132](31) u
u
[0133] 将式(20)和(25)代入式(31)，可得
[0134]
(32)
[0135] 与α#Ρα2的设计类似，设计实际控制Ud和Uq为
[0136] 一
/
[0137] 其中：k2和k3为正实数；&和<^ 3为高增益干扰观测器的输出；
为鲁棒项，分别用以抵消观测器估计误差&和&对系统的影响。
[0138] 将式(33)代入式(32)，可得
[0139]
(34)
[0140] 对于系统状态（14)-(16)，设计干扰观测器（24)，通过控制律（33)选择适当的参 数，可以保证系统干扰到性能输出的L 2增益不超过设定的正实数T，则系统是一致最终有 界稳定的。
[0141] L2干扰抑制问题指的是设计控制输入u，使得系统的增益尽可能小，同时保证干扰 为零时闭环系统渐近稳定，可等价为求解一个基于Lyapunov稳定性理论的耗散不等式问 题，即
[0142]
(35)
[0143] 其中：Η为Hamilton函数，T为干扰抑制水平因子，d为系统的干扰信号，z为系统的 评价信号。
[0144] 因式（24)在有限时间内收敛，将观测器估计误差4、&和<选为系统的干扰信 号，将式(25)的反馈误差选为系统的评价信号，即
[0145]
(36)
[0146] 构造 Lyapunov 函数
[0147]
(37)
[0148] 对其关于时间求一阶导数，可得
[0149] V - ζ?21 + Ζ?Ζ^ + Z3Z3 (38)
[0150] 将式(29)和(34)代入式(38)，整理可得
[0151] \ / \
y \ y
[0152] 于是，Hamilton函数为
[0153]
[0154] 由此可知系统满足耗散不等式(35)，即从干扰d到性能输出2的1^2增益不超过T。 当| |d| 1=0时，系统是一致渐近稳定的；当| |d| |辛〇时，由于d有界，系统是一致最终有界稳 定的。
[0155] 以上已经验证了系统（14)至（16)在内外部干扰下是稳定的，基于本发明提出的非 线性控制方法，设计干扰观测器和鲁棒反步控制设计如下：
[0162]具体分析实例
[0163 ]对提出的控制方法进行实验分析。
[0164] 永磁同步发电机有关参数为:κ=2·875Ω，(})f = 0.38ffb，p=10，Bp = 0.0001N/rad/s， Bm=0.01N/rad/s Lq = Ld = 0.033H，r = 30:1;祸簧参数为：Jma = 0. l+0.4t/60(kg · m2)，Tma = 50-40t/60(N.m);外部干扰为：A = J(-0.025,0.025),辱, =5(-2.5,2.5)，分别表示 m *.m 在(-0.025,0.025)和(-2.5,2.5)随机变化的白噪声，内部参数干扰为：六8=0.58，六(}^ = 0.5 Φ?, ALq=-0.5Lq, ALd = -0.5Ld7 - ：Λ-^ ? q ?
竹-~ r r/ q
[0165] 综合上述分析，永磁同步发电机的动态特性可用下面的状态方程来表示：
[0166]
[0167]
[0168]
[0169] 设计反步控制参数为：1^ = 8000,k2 = 6125，k3 = 500;干扰抑制水平因子为：T = 〇 . 2 ;高增益参数为：ε: = 1 X 10-4，ε2 = 5 X 10-5，ε3 = 1 X 10-5;控制目标为电机转速nref = 300r/min，定子d轴电流id ref = 0。
[0170] 基于本发明提出的非线性控制方法，设计的干扰观测器为：
[0177] 设计的鲁棒反步控制器为：
[0178]
[0179]
[0180]
[0181]利用Matlab软件进行数值仿真，仿真步长取Δ七=0.0018，选取系统初始条件为:义 (0) = [0 0 0]和ξ = [0 0 0]，仿真结果如图2至图9所示，其中，图2、图3和图4表明本发明设 计的干扰观测器方程能够较为精确的观测内外部非线性综合干扰影响；图5是电机输出轴 的转速η(= ω/2π)，基本恒定于300r/min，图6表明在内外部干扰下，本发明设计的鲁棒反 步控制器能够保证永磁同步发电机输出转速稳定，η为输出转速(r/min);图7表示永磁同步 发电机输出的q轴电流i q随着发电过程中涡簧扭矩的降低而不断减小，并抵抗干扰；图8表 明永磁同步发电机输出的d轴电流id，实现了对于参考值idrrf = 0的跟踪。仿真结果说明，内 外部的非线性综合干扰影响被本发明设计的干扰观测器成功估计，且均被完全抑制；闭环 系统很快地实现了对参考信号（idref = 0，nref = 300r/min)的渐进跟踪，因此，本发明设计的 鲁棒控制器特性良好，作用有效。
【主权项】
1. 一种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，其特征是，所述方法首先建立由 涡簧箱、齿轮变速箱和永磁同步发电机依次连接而成的永磁同步发电装置的全系统数学模 型；然后根据内外部干扰建立永磁同步发电机状态方程并设计高增益干扰观测器，利用高 增益干扰观测器估计出综合干扰;再通过设计1^鲁棒反步控制器，求得d、q轴的控制电压； 最后将控制电压输入到永磁同步发电机全系统数学模型中，实现对永磁同步发电机的控 制。2. 根据权利要求1所述的一种机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，其特征是， 所述方法包括以下步骤： a. 根据机械弹性储能用永磁同步发电机的实际运行参数，建立永磁同步发电装置的全 系统数学模型：其中：ω、分别表示发电机和涡簧弹性轴的机械角速度，。山和^如分别表示定子 电流和定子电压的d、q轴分量，Ld、Lq分别表示定子绕组的d轴和q轴电感，R表示定子绕组的 电阻，Ts表示涡簧等效到电机侧的扭矩，T m表示涡簧弹性轴输出的扭转力矩，J表示等效转动 惯量，Jp表示电机的转动惯量，Js表示涡簧等效到电机侧的转动惯量，Jm表示涡簧的转动惯 量，B表示等效转动惯量，Bp表示电机的粘滞阻尼系数，Bs表示涡簧等效到电机侧的粘滞阻尼 系数，B m表示涡簧的粘滞阻尼系数，p是转子极对数，(i>f是永磁体产生的磁链，r为齿轮变速 箱变速比，E、l、b和h分别为储能涡簧的材料弹性模量、长度、宽度和厚度，k为涡簧质量系 数，t为时间； b. 内外部干扰描述 内部干扰：其中：Af1为转速的内部干扰，Af2Sq轴电流的内部干扰，Af3为d轴电流的内部干扰， Λ Φ f和Λ B分别表示Φ JPBp的变化值，和分别表示R/Lq和R/Ld的变化值，^^/-&和^~/_^分别表示和(^/1(1和(^/1 (1的变化值，1(=>+^八2)为等效转动惯量的 可测部分，乂^ - )为涡簧转动惯量的可测部分，</,H为涡簧转动惯量的不可测部 分，AJ( = (Ja^)-i-Ja-〇为引入的中间变量，毛(=/r:)为等效转动惯量的不可测部 分，TSa( =Wr)为等效驱动转矩的可测部分Λ;α(=^-为涡簧扭矩的可测部分， &Γ",为涡簧扭矩的不可测部分;(= /〇为驱动转矩的不可测部分；c. 根据内外部干扰建立含有待估计干扰的永磁同步发电机状态方程：子绕组q轴电流的等效干扰，d3(= Δ f3+A g3ud)为定子绕组d轴电流的等效干扰； d. 设计高增益干扰观测器4、矣和4: 美分别为干扰di、d2和d：B的估计值，l/ε^Ι/ε2和1/ε3分别是式、式和式的增益。根据仿真控制性能效果，调试增益参数IA1UA2和1/ε3,将其代入高增益干扰观测器 么、4和4中来估计di、d2和cb; e. 设计L2鲁棒反步控制器：制参数，T为L2增益干扰抑制因子，Z1、Z2和Z3分别为X；1、X2和X3的误差变量。 根据仿真控制性能效果，调试参数7、匕、1?和1?，将其代入11(1和11(1中，进而得到(1、(1轴的 控制电压； f. 将控制电压Ud和Uq输入到永磁同步发电机全系统数学模型，实现对永磁同步发电机 的控制。
【文档编号】H02P21/14GK105932922SQ201610446128
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】余洋, 米增强, 牛玺童
【申请人】华北电力大学（保定）