2023年7月电工技术学报Vol.38No.14第38卷第14期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220717基于扰动观测器补偿的高速永磁同步发电机稳压控制策略殷生晶1王晓琳1张艳1,2（1.南京航空航天大学自动化学院南京2111062.金陵科技学院智能科学与控制工程学院南京211169）摘要为解决高速永磁同步发电机系统在传统双闭环控制下，负载变化时输出电压波动大、动态响应慢等问题，提出一种基于扰动观测器补偿的稳压控制方法。首先，将负载电流视为系统扰动，设计基于改进超螺旋算法的扰动观测器，并通过Lyapunov稳定理论证明了其稳定性；其次，设计二自由度PI电压外环控制器，并将扰动量前馈至电压外环的输出端，以提高输出电压对负载变化的抗扰能力；最后，基于一台高速永磁同步发电机进行了仿真与实验验证，并与传统双闭环控制进行了比较，结果表明，该文所提的控制策略具有更好的动态性能和抗负载扰动能力。关键词：高速永磁同步发电机扰动观测器二自由度控制稳定性抗扰性中图分类号：TM3130引言高速永磁同步发电机（High-SpeedPermanentMagnetSynchronousGenerator,HSPMSG）具有功率密度高、体积小、质量轻等优点，在风力发电机组[1-2]、飞轮储能[3-4]、特种车辆[5]、军舰船舶[6]和微型燃气轮机[7]等场合得到了广泛应用。以高速永磁同步发电机为核心的PWM整流发电系统应具备单机情况下向系统负载提供电源支撑的能力，这对高速永磁同步发电系统输出电压的质量提出了更高的要求。在永磁同步发电系统控制中，应用最为广泛的电压电流双闭环控制，其输出电压随负载变化而波动，控制性能差。因此，一些先进的控制算法如非线性滑模控制[8-9]、模型预测控制[10]和二自由度控制[11]等被提出用以改善电压的控制性能。其中，文献[8-9]通过改进滑模控制器来抑制系统参数及负载变化引起的扰动。文献[10]采用基于最优电压矢量调制的模型预测控制来降低参数及转速变化情况下的电压波动。文献[11]提出了一种转矩电流补偿的二自由度控制方法，以提高负载变化时直流侧电压的抗扰能力。上述控制算法都是针对电压控制律进行改进，能够在一定程度上提高系统的抗扰性，但其对负载扰动的抑制能力有限。为降低负载扰动对电压控制的影响，除了依赖电压误差的反馈控制律外，通过传感器、观测器等获取负载变化的信息并进行前馈补偿也是一种行之有效的方法[12-15]。其中，扰动观测器因其结构简单且不需增加额外的硬件成本，而获得了众...
