應用粒子群優法設計雙饋式感應發電機之自調式實功率控制器

Design of a Self-Tuning Power Controller for Doubly Fed Induction Generator Using Particle Swarm Optimization

曾郁宸(Yu-Chen Tseng)

指導教授 ： 許源浴

國立臺灣大學/電機資訊學院/電機工程學研究所/碩士(2017年)

https://doi.org/10.6342/NTU201702636

摘要

本論文之主要目的在於利用粒子群優法設計雙饋式感應發電機之自調式實功率控制器。傳統比例積分控制器大多為固定參數，必須根據一個特定工作點進行設計，若系統運轉偏離工作點過多，可能使系統不穩定，為了解決此類棘手問題，本論文將功率控制模式結合粒子群優法應用於雙饋式感應發電機之轉子側轉換器之實功率控制器，基於比例積分控制器之架構達成可調控參數之目的，稱之為自調式實功率控制器，並提出預測實功率演算法快速預測發電機實功率響應，利用即時系統動態參數配合朗吉庫達法求其數值解，進而計算目標函數作為判斷最佳化控制器參數之指標，達成即時優化實功率控制器參數。
本論文以MATLAB○R/Simulink數學模擬軟體建立併網之雙饋式感應發電機模型。研究結果顯示，雙饋式感應發電機遇風速變動與三相短路故障時，自調式實功率控制器相對於固定增益比例積分控制器能改善動態響應之過衝情形與縮短響應時間。

關鍵字

雙饋式感應發電機 ； 最大功率追蹤 ； 功率控制模式 ； 粒子群優法 ； 自調式實功率控制器 ； 轉子側轉換器

並列摘要

The main purpose of this thesis is to design a self-tuning power controller for a doubly fed induction generator (DFIG) using particle swarm optimization (PSO). In conventional power controller, the gains of the proportional-integral (PI) controller remain fixed and must be designed based on a particular operating point. The system may become unstable if the system is operated too far away from the nominal point used to design the gains of the PI controller. In order to avoid these undesirable situations, a self-tuning power controller with the PI controller gains adapted in real-time using PSO is proposed. An efficient formula based on Runge-Kutta method is derived to predict real-time system dynamic parameters which are essential to the evaluation of the objective function and the adaption of the PI controller parameters in real-time.
The MATLAB○R/Simulink simulation software is employed to develop the grid-connected DFIG model. The simulation results for DFIG in transient period of wind speed change and three phase ground fault are presented. It is concluded from the dynamic responses that the proposed self-tuning power controller can offer faster dynamic response with less overshoot than the fixed-gain PI controller.

並列關鍵字

doubly fed induction generator ； maximum power point tracking ； power-mode control ； particle swarm optimization ； rotor-side converter

參考文獻

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