书籍详情
微电网智能滑模容错控制技术
作者：肖玲斐 等
出版社：电子工业出版社
出版时间：2023-06-01
ISBN：9787121456145
定价：¥69.00
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内容简介
本书系统地介绍了滑模容错控制理论在微电网中的应用。第1章介绍了研究背景及意义；第2章建立了微型燃气轮机部件级模型及优化T-S模糊模型；第3章基于非奇异终端滑模观测器对微型燃气轮机故障进行了鲁棒重构；第4章设计了孤岛模式下的微型燃气轮机发电系统容错控制器；第5章介绍了变桨距风力发电机建模；第6章和第7章分别介绍了风力发电机转速控制器和变桨距控制器设计；第8章介绍了永磁同步电机硬件实验平台；第9章和第10章分别介绍了光伏发电系统的MPPT控制策略和并网逆变器控制策略；第11章介绍了AC/DC变换器建模及控制系统设计；第12章介绍了微电网储能并网技术。本书可作为电网技术、自动化技术、动力机械及工程和电气工程相关领域的参考用书，也可为工程技术人员、高等院校相关专业的教师、高年级本科生和研究生从事相关建模、控制及分析设计等工作提供指导。
作者简介
肖玲斐，女，硕士生导师。长期从事复杂系统的建模与控制研究，目前正在主持国家自然科学基金面上项目，已主持完成国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金、工业控制技术国家重点实验室开放基金、中央高校基本科研业务费专项基金等，主持其它产学研课题3项；已发表学术论文60余篇，其中SCI论文20余篇，授权发明专利10余项。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 微型燃气轮机发电系统容错控制研究现状 2
1.2.1 微型燃气轮机发电系统简介 2
1.2.2 微型燃气轮机发电系统建模 3
1.2.3 微型燃气轮机发电系统控制 4
1.3 变桨距风力发电机智能滑模容错控制研究现状 5
1.3.1 风力发电机转速控制 6
1.3.2 风力发电机变桨距控制 7
1.3.3 风力发电机容错控制 8
1.4 光伏发电系统滑模容错控制研究现状 9
1.5 微电网储能并网技术研究现状 11
1.5.1 微电网的概念 11
1.5.2 微电网容错控制 11
1.5.3 微电网储能技术 12
参考文献 13
第2章 微型燃气轮机部件级建模及优化T-S模糊模型拟合 20
2.1 引言 20
2.2 微型燃气轮机部件级模型 20
2.2.1 微型燃气轮机部件特性 20
2.2.2 微型燃气轮机部件级模型求解 23
2.3 基于类高斯隶属度函数的微型燃气轮机T-S模糊模型 27
2.3.1 T-S模糊模型建模原理 27
2.3.2 微型燃气轮机T-S模糊模型建模方法 27
2.4 模型仿真分析 29
2.4.1 微型燃气轮机部件级模型仿真分析 29
2.4.2 优化T-S模糊模型精度验证 30
2.5 本章小结 30
第3章 基于非奇异终端滑模观测器的微型燃气轮机执行机构故障鲁棒重构 31
3.1 引言 31
3.2 系统描述及线性变换 32
3.3 自适应非奇异滑模观测器设计 33
3.4 观测器误差稳定性证明 34
3.5 故障重构仿真分析 38
3.5.1 渐变故障重构 40
3.5.2 突变故障重构 41
3.5.3 周期性故障重构 41
3.6 本章小结 43
第4章 孤岛模式下的微型燃气轮机发电系统容错控制 44
4.1 引言 44
4.2 微型燃气轮机发电系统仿真模型 44
4.3 微型燃气轮机控制系统设计 46
4.3.1 基于加速度及温度保护的微型燃气轮机控制原理 46
4.3.2 基于模糊规则和目标函数的微型燃气轮机转速控制器设计 47
4.4 包含加速度保护及温度保护的微型燃气轮机自适应容错控制器设计 48
4.4.1 基于改进ICA算法的微型燃气轮机容错控制原理 48
4.4.2 微型燃气轮机执行机构故障类型 49
4.4.3 改进ICA算法流程及研究 49
4.5 微型燃气轮机发电系统在孤岛模式下的逆变器V/f控制 51
4.5.1 电压型PWM逆变器模型分析 51
4.5.2 电压型PWM逆变器电压/电流双环控制器设计 52
4.6 微型燃气轮机发电系统仿真分析 53
4.6.1 改进ICA算法性能测试 53
4.6.2 微型燃气轮机加减速控制仿真分析 54
4.6.3 孤岛模式下的微型燃气轮机发电系统输出电压仿真分析 54
4.7 本章小结 56
参考文献 57
第5章 变桨距风力发电机系统建模 58
5.1 引言 58
5.2 风力发电机的工作原理及控制要求 58
5.2.1 功率跟踪阶段 59
5.2.2 恒功率运行阶段 59
5.3 风力发电机风速特性分析 59
5.3.1 风切变效应 60
5.3.2 塔影效应 61
5.3.3 湍流风模型 62
5.4 风力发电机空气动力学理论 63
5.4.1 风轮动量理论 63
5.4.2 风轮叶素理论 65
5.4.3 风轮空气动力学特性 66
5.5 变桨距风力发电机系统模型建立 67
5.5.1 风速模型 67
5.5.2 传动系统模型 69
5.5.3 永磁同步电机模型 70
5.5.4 变桨距执行机构模型 71
5.5.5 独立变桨距风力发电机载荷模型 71
5.6 本章小结 75
参考文献 75
第6章 风力发电机转速控制 76
6.1 引言 76
6.2 滑模变结构控制 76
6.2.1 滑模变结构控制的系统描述 76
6.2.2 滑模变结构控制的数学描述 78
6.2.3 滑模变结构控制的三个基本要素 79
6.2.4 高阶滑模控制 80
6.3 基于新型几何扇区二阶积分滑模的智能转矩控制器设计 81
6.3.1 风力发电机的不确定性模型 81
6.3.2 新型几何扇区二阶积分滑模控制器设计 82
6.3.3 改进的变速灰狼优化算法 85
6.3.4 仿真分析 89
6.4 基于风速估计的无传感器智能二阶积分滑模控制器设计 93
6.4.1 永磁同步电机的不确定性数学模型 93
6.4.2 二阶积分滑模控制器设计 94
6.4.3 无传感器控制策略设计 97
6.4.4 仿真分析 100
6.5 本章小结 107
参考文献 107
第7章 风力发电机变桨距控制 109
7.1 引言 109
7.2 模型预测控制 109
7.3 基于自适应非奇异终端滑模观测器的载荷预测控制策略 109
7.3.1 独立变桨距风力发电机数学模型 110
7.3.2 载荷预测控制器设计 110
7.3.3 仿真分析 119
7.4 基于自适应状态反馈滑模控制的容错控制器设计 122
7.4.1 风力发电机线性化模型 123
7.4.2 自适应状态反馈控制器设计 123
7.4.3 仿真分析 128
7.5 本章小结 133
参考文献 133
第8章 永磁同步电机硬件实验平台 134
8.1 引言 134
8.2 实验平台的硬件结构 134
8.2.1 PICkit 3编程器介绍 135
8.2.2 dsPICDEM MCLV开发板介绍 135
8.2.3 永磁同步电机无传感器磁场定向控制结构 137
8.3 实验平台软件设计 138
8.3.1 MPLAB X IDE介绍 138
8.3.2 实时数据监视器RTDM 140
8.4 基于改进级联观测器的永磁同步电机分数阶积分滑模控制器 143
8.5 基于无传感器智能二阶积分滑模的永磁同步电机控制 154
8.6 本章小结 157
第9章 光伏发电系统MPPT控制策略 158
9.1 引言 158
9.2 光伏电池模型及其输出特性研究 158
9.2.1 光伏电池的工作原理介绍 158
9.2.2 光伏电池建模与仿真分析 159
9.3 DC/DC变换电路及其MPPT控制策略 162
9.3.1 DC/DC变换电路参数设计 162
9.3.2 MPPT控制策略设计 163
9.3.3 仿真分析 169
9.4 本章小结 171
参考文献 171
第10章 光伏并网逆变器控制策略研究 172
10.1 引言 172
10.2 光伏并网逆变器的拓扑结构及控制策略 172
10.3 电流滞环跟踪控制 174
10.3.1 电流滞环跟踪控制原理 174
10.3.2 电流滞环跟踪控制仿真模型及参数设计 175
10.3.3 仿真分析 175
10.4 基于分数阶PI调节器的双环控制 177
10.4.1 分数阶PID控制原理 177
10.4.2 基于分数阶PI调节器的双环控制原理 180
10.4.3 基于分数阶PI调节器的双环控制仿真模型及参数设计 181
10.4.4 仿真分析 183
10.5 基于PR调节器的双环控制 184
10.5.1 基于PR调节器的双环控制原理 184
10.5.2 基于PR调节器的双环控制仿真模型及参数设计 185
10.5.3 仿真分析 186
10.6 基于滑模理论的双环控制 187
10.6.1 基于滑模理论的双环控制原理 187
10.6.2 基于滑模理论的双环控制仿真模型及参数设计 190
10.6.3 仿真分析 190
10.7 本章小结 191
参考文献 191
第11章 AC/DC变换器建模及控制系统设计 193
11.1 引言 193
11.2 基于有源滤波器的自耦变压整流器及控制设计 193
11.2.1 自耦变压整流器工作原理分析 193
11.2.2 基于有源滤波器的自耦变压整流器拓扑结构设计 196
11.2.3 基于有源滤波器的自耦变压整流器控制系统设计 198
11.2.4 基于有源滤波器的自耦变压整流器仿真结果分析 200
11.3 基于VIENNA整流器的高压直流母线电压稳定性研究 201
11.3.1 VIENNA整流器 201
11.3.2 基于模糊终端滑模控制的VIENNA整流器研究 203
11.3.3 基于干扰观测器的VIENNA整流器控制研究 210
11.4 本章小结 214
参考文献 215
第12章 基于分布式能源的微电网储能并网技术研究 217
12.1 引言 217
12.2 直流微电网及并网逆变器模型分析 218
12.2.1 基于微型燃气轮机及风力发电机发电系统的直流微电网仿真平台 218
12.2.2 并网逆变器的数学模型 220
12.2.3 储能系统建模 220
12.3 电网并网控制器设计 222
12.3.1 并网点功率控制 222
12.3.2 积分滑模控制律设计 223
12.4 微电网容错控制策略设计 223
12.4.1 基于滑模观测器的微电网故障重构 223
12.4.2 滑模观测器设计 224
12.4.3 观测器误差稳定性分析 225
12.5 仿真分析（一） 226
12.5.1 直流侧电压仿真 226
12.5.2 交流侧输出电压电流谐波分析 226
12.5.3 电流突变故障重构仿真 228
12.5.4 有功及无功功率容错控制仿真 228
12.6 交直流混合供电系统设计 229
12.7 高压交直流母线稳定特性研究 230
12.8 交流母线的稳态特性研究 231
12.9 仿真分析（二） 235
12.10 本章小结 236
参考文献 237
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 微型燃气轮机发电系统容错控制研究现状 2
1.2.1 微型燃气轮机发电系统简介 2
1.2.2 微型燃气轮机发电系统建模 3
1.2.3 微型燃气轮机发电系统控制 4
1.3 变桨距风力发电机智能滑模容错控制研究现状 5
1.3.1 风力发电机转速控制 6
1.3.2 风力发电机变桨距控制 7
1.3.3 风力发电机容错控制 8
1.4 光伏发电系统滑模容错控制研究现状 9
1.5 微电网储能并网技术研究现状 11
1.5.1 微电网的概念 11
1.5.2 微电网容错控制 11
1.5.3 微电网储能技术 12
参考文献 13
第2章 微型燃气轮机部件级建模及优化T-S模糊模型拟合 20
2.1 引言 20
2.2 微型燃气轮机部件级模型 20
2.2.1 微型燃气轮机部件特性 20
2.2.2 微型燃气轮机部件级模型求解 23
2.3 基于类高斯隶属度函数的微型燃气轮机T-S模糊模型 27
2.3.1 T-S模糊模型建模原理 27
2.3.2 微型燃气轮机T-S模糊模型建模方法 27
2.4 模型仿真分析 29
2.4.1 微型燃气轮机部件级模型仿真分析 29
2.4.2 优化T-S模糊模型精度验证 30
2.5 本章小结 30
第3章 基于非奇异终端滑模观测器的微型燃气轮机执行机构故障鲁棒重构 31
3.1 引言 31
3.2 系统描述及线性变换 32
3.3 自适应非奇异滑模观测器设计 33
3.4 观测器误差稳定性证明 34
3.5 故障重构仿真分析 38
3.5.1 渐变故障重构 40
3.5.2 突变故障重构 41
3.5.3 周期性故障重构 41
3.6 本章小结 43
第4章 孤岛模式下的微型燃气轮机发电系统容错控制 44
4.1 引言 44
4.2 微型燃气轮机发电系统仿真模型 44
4.3 微型燃气轮机控制系统设计 46
4.3.1 基于加速度及温度保护的微型燃气轮机控制原理 46
4.3.2 基于模糊规则和目标函数的微型燃气轮机转速控制器设计 47
4.4 包含加速度保护及温度保护的微型燃气轮机自适应容错控制器设计 48
4.4.1 基于改进ICA算法的微型燃气轮机容错控制原理 48
4.4.2 微型燃气轮机执行机构故障类型 49
4.4.3 改进ICA算法流程及研究 49
4.5 微型燃气轮机发电系统在孤岛模式下的逆变器V/f控制 51
4.5.1 电压型PWM逆变器模型分析 51
4.5.2 电压型PWM逆变器电压/电流双环控制器设计 52
4.6 微型燃气轮机发电系统仿真分析 53
4.6.1 改进ICA算法性能测试 53
4.6.2 微型燃气轮机加减速控制仿真分析 54
4.6.3 孤岛模式下的微型燃气轮机发电系统输出电压仿真分析 54
4.7 本章小结 56
参考文献 57
第5章 变桨距风力发电机系统建模 58
5.1 引言 58
5.2 风力发电机的工作原理及控制要求 58
5.2.1 功率跟踪阶段 59
5.2.2 恒功率运行阶段 59
5.3 风力发电机风速特性分析 59
5.3.1 风切变效应 60
5.3.2 塔影效应 61
5.3.3 湍流风模型 62
5.4 风力发电机空气动力学理论 63
5.4.1 风轮动量理论 63
5.4.2 风轮叶素理论 65
5.4.3 风轮空气动力学特性 66
5.5 变桨距风力发电机系统模型建立 67
5.5.1 风速模型 67
5.5.2 传动系统模型 69
5.5.3 永磁同步电机模型 70
5.5.4 变桨距执行机构模型 71
5.5.5 独立变桨距风力发电机载荷模型 71
5.6 本章小结 75
参考文献 75
第6章 风力发电机转速控制 76
6.1 引言 76
6.2 滑模变结构控制 76
6.2.1 滑模变结构控制的系统描述 76
6.2.2 滑模变结构控制的数学描述 78
6.2.3 滑模变结构控制的三个基本要素 79
6.2.4 高阶滑模控制 80
6.3 基于新型几何扇区二阶积分滑模的智能转矩控制器设计 81
6.3.1 风力发电机的不确定性模型 81
6.3.2 新型几何扇区二阶积分滑模控制器设计 82
6.3.3 改进的变速灰狼优化算法 85
6.3.4 仿真分析 89
6.4 基于风速估计的无传感器智能二阶积分滑模控制器设计 93
6.4.1 永磁同步电机的不确定性数学模型 93
6.4.2 二阶积分滑模控制器设计 94
6.4.3 无传感器控制策略设计 97
6.4.4 仿真分析 100
6.5 本章小结 107
参考文献 107
第7章 风力发电机变桨距控制 109
7.1 引言 109
7.2 模型预测控制 109
7.3 基于自适应非奇异终端滑模观测器的载荷预测控制策略 109
7.3.1 独立变桨距风力发电机数学模型 110
7.3.2 载荷预测控制器设计 110
7.3.3 仿真分析 119
7.4 基于自适应状态反馈滑模控制的容错控制器设计 122
7.4.1 风力发电机线性化模型 123
7.4.2 自适应状态反馈控制器设计 123
7.4.3 仿真分析 128
7.5 本章小结 133
参考文献 133
第8章 永磁同步电机硬件实验平台 134
8.1 引言 134
8.2 实验平台的硬件结构 134
8.2.1 PICkit 3编程器介绍 135
8.2.2 dsPICDEM MCLV开发板介绍 135
8.2.3 永磁同步电机无传感器磁场定向控制结构 137
8.3 实验平台软件设计 138
8.3.1 MPLAB X IDE介绍 138
8.3.2 实时数据监视器RTDM 140
8.4 基于改进级联观测器的永磁同步电机分数阶积分滑模控制器 143
8.5 基于无传感器智能二阶积分滑模的永磁同步电机控制 154
8.6 本章小结 157
第9章 光伏发电系统MPPT控制策略 158
9.1 引言 158
9.2 光伏电池模型及其输出特性研究 158
9.2.1 光伏电池的工作原理介绍 158
9.2.2 光伏电池建模与仿真分析 159
9.3 DC/DC变换电路及其MPPT控制策略 162
9.3.1 DC/DC变换电路参数设计 162
9.3.2 MPPT控制策略设计 163
9.3.3 仿真分析 169
9.4 本章小结 171
参考文献 171
第10章 光伏并网逆变器控制策略研究 172
10.1 引言 172
10.2 光伏并网逆变器的拓扑结构及控制策略 172
10.3 电流滞环跟踪控制 174
10.3.1 电流滞环跟踪控制原理 174
10.3.2 电流滞环跟踪控制仿真模型及参数设计 175
10.3.3 仿真分析 175
10.4 基于分数阶PI调节器的双环控制 177
10.4.1 分数阶PID控制原理 177
10.4.2 基于分数阶PI调节器的双环控制原理 180
10.4.3 基于分数阶PI调节器的双环控制仿真模型及参数设计 181
10.4.4 仿真分析 183
10.5 基于PR调节器的双环控制 184
10.5.1 基于PR调节器的双环控制原理 184
10.5.2 基于PR调节器的双环控制仿真模型及参数设计 185
10.5.3 仿真分析 186
10.6 基于滑模理论的双环控制 187
10.6.1 基于滑模理论的双环控制原理 187
10.6.2 基于滑模理论的双环控制仿真模型及参数设计 190
10.6.3 仿真分析 190
10.7 本章小结 191
参考文献 191
第11章 AC/DC变换器建模及控制系统设计 193
11.1 引言 193
11.2 基于有源滤波器的自耦变压整流器及控制设计 193
11.2.1 自耦变压整流器工作原理分析 193
11.2.2 基于有源滤波器的自耦变压整流器拓扑结构设计 196
11.2.3 基于有源滤波器的自耦变压整流器控制系统设计 198
11.2.4 基于有源滤波器的自耦变压整流器仿真结果分析 200
11.3 基于VIENNA整流器的高压直流母线电压稳定性研究 201
11.3.1 VIENNA整流器 201
11.3.2 基于模糊终端滑模控制的VIENNA整流器研究 203
11.3.3 基于干扰观测器的VIENNA整流器控制研究 210
11.4 本章小结 214
参考文献 215
第12章 基于分布式能源的微电网储能并网技术研究 217
12.1 引言 217
12.2 直流微电网及并网逆变器模型分析 218
12.2.1 基于微型燃气轮机及风力发电机发电系统的直流微电网仿真平台 218
12.2.2 并网逆变器的数学模型 220
12.2.3 储能系统建模 220
12.3 电网并网控制器设计 222
12.3.1 并网点功率控制 222
12.3.2 积分滑模控制律设计 223
12.4 微电网容错控制策略设计 223
12.4.1 基于滑模观测器的微电网故障重构 223
12.4.2 滑模观测器设计 224
12.4.3 观测器误差稳定性分析 225
12.5 仿真分析（一） 226
12.5.1 直流侧电压仿真 226
12.5.2 交流侧输出电压电流谐波分析 226
12.5.3 电流突变故障重构仿真 228
12.5.4 有功及无功功率容错控制仿真 228
12.6 交直流混合供电系统设计 229
12.7 高压交直流母线稳定特性研究 230
12.8 交流母线的稳态特性研究 231
12.9 仿真分析（二） 235
12.10 本章小结 236
参考文献 237
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