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基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制
一、引言
随着可再生能源的快速发展，风力发电成为最具发展前景和优势的一种可再生能源。而双馈型风力发电机作为目前应用最广泛的一种发电机，具有转速调节范围广、效率高、启动转矩小、适应风速变化等优点。然而，双馈型风力发电机并网过程中存在一些问题，如电网故障、稳态和暂态电压波动等，这些问题影响到了风电系统的正常运行和发电效率。
因此，本文将以基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制为研究对象，旨在通过变结构控制策略对风电系统进行控制，实现变速恒频双馈风力发电机与电网的良好协同，提高风电系统的可靠性和稳定性，为风力发电产业的发展提供更好的技术支持和保障。
二、变速恒频双馈风力发电机介绍
1.双馈型风力发电机原理
双馈型风力发电机是指通过功率变换器将发电机输出的电能与电网进行逆变换匹配，以达到发电机与电网稳定运行的目的。它由两个部分组成：主转子和副转子。主转子上搭载了风轮，在受到风能的作用下，主转子产生机械能，将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。而副转子则被接在主转子轴上，并配备了变频器，其作用是将发电机所产生的电能通过功率变换器转换为电能脉冲，再将其供给到电网中。
2.风力发电系统并网控制
风力发电系统并网控制是指将风力发电机的输出电能与电网进行逆变换匹配，并向电网输出电能的过程。其中，变速恒频双馈风力发电机并网控制系统需要进行多种控制策略的组合，以达到风电系统的可靠性和稳定性。
三、基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制
1.变结构控制原理
变结构控制是指对控制系统进行分离、重组、自适应等措施，使控制系统在不同的工作状态下，能够实现更好的控制效果，保证系统的稳定性和可靠性。变结构控制在现代控制理论和应用中有着广泛的应用，例如车辆控制、飞行器控制等，也被逐渐引入到了风力发电系统中。
2.变结构控制策略的实现
变结构控制策略的设计和实现涉及多个方面，包括系统的分离与构建、控制器的设计与优化、控制模式的转换等。其具体步骤如下：
(1)系统的分离和构建
将控制对象分为多个子系统，根据不同的状态将其进行匹配和构建。例如，在风力发电系统中，将控制对象分为风能、电网、变频器等多个子系统，根据不同的状态进行构建。
(2)控制器的设计和优化
对每个子系统进行控制器设计和优化。例如，在风能子系统中，应该设计风速测量控制器，以实现风能的有效利用。在电网子系统中，则应该设计电压和频率控制器，实现电网接入和输出电能的调节。
(3)控制模式的转换
设计相应的控制模式转换策略，根据系统状态变化进行控制器的切换和重构。例如，在风速过大的情况下，应该使用变频器控制模式，以及时降低风能输出；在电网故障等非正常情况下，应该使用电压和频率控制模式，保证电网稳定运行。
四、结论
基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制策略，在风力发电系统中具有很好的应用前景。通过对控制对象分离和构建、控制器的设计和优化以及控制模式的转换等方面的优化，可以实现风力发电系统与电网的良好协同，提高系统的可靠性和稳定性，为风电产业的发展提供更好的技术保障。