●第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 微型燃氣輪機發電繫統容錯控制研究現狀 2
1.2.1 微型燃氣輪機發電繫統簡介 2
1.2.2 微型燃氣輪機發電繫統建模 3
1.2.3 微型燃氣輪機發電繫統控制 4
1.3 變槳距風力發電機智能滑模容錯控制研究現狀 5
1.3.1 風力發電機轉速控制 6
1.3.2 風力發電機變槳距控制 7
1.3.3 風力發電機容錯控制 8
1.4 光伏發電繫統滑模容錯控制研究現狀 9
1.5 微電網儲能並網技術研究現狀 11
1.5.1 微電網的概念 11
1.5.2 微電網容錯控制 11
1.5.3 微電網儲能技術 12
參考文獻 13
第2章 微型燃氣輪機部件級建模及優化T-S模糊模型擬合 20
2.1 引言 20
2.2 微型燃氣輪機部件級模型 20
2.2.1 微型燃氣輪機部件特性 20
2.2.2 微型燃氣輪機部件級模型求解 23
2.3 基於類高斯隸屬度函數的微型燃氣輪機T-S模糊模型 27
2.3.1 T-S模糊模型建模原理 27
2.3.2 微型燃氣輪機T-S模糊模型建模方法 27
2.4 模型仿真分析 29
2.4.1 微型燃氣輪機部件級模型仿真分析 29
2.4.2 優化T-S模糊模型精度驗證 30
2.5 本章小結 30
第3章 基於非奇異終端滑模觀測器的微型燃氣輪機執行機構故障魯棒重構 31
3.1 引言 31
3.2 繫統描述及線性變換 32
3.3 自適應非奇異滑模觀測器設計 33
3.4 觀測器誤差穩定性證明 34
3.5 故障重構仿真分析 38
3.5.1 漸變故障重構 40
3.5.2 突變故障重構 41
3.5.3 周期性故障重構 41
3.6 本章小結 43
第4章 孤島模式下的微型燃氣輪機發電繫統容錯控制 44
4.1 引言 44
4.2 微型燃氣輪機發電繫統仿真模型 44
4.3 微型燃氣輪機控制繫統設計 46
4.3.1 基於加速度及溫度保護的微型燃氣輪機控制原理 46
4.3.2 基於模糊規則和目標函數的微型燃氣輪機轉速控制器設計 47
4.4 包含加速度保護及溫度保護的微型燃氣輪機自適應容錯控制器設計 48
4.4.1 基於改進ICA算法的微型燃氣輪機容錯控制原理 48
4.4.2 微型燃氣輪機執行機構故障類型 49
4.4.3 改進ICA算法流程及研究 49
4.5 微型燃氣輪機發電繫統在孤島模式下的逆變器V/f控制 51
4.5.1 電壓型PWM逆變器模型分析 51
4.5.2 電壓型PWM逆變器電壓/電流雙環控制器設計 52
4.6 微型燃氣輪機發電繫統仿真分析 53
4.6.1 改進ICA算法性能測試 53
4.6.2 微型燃氣輪機加減速控制仿真分析 54
4.6.3 孤島模式下的微型燃氣輪機發電繫統輸出電壓仿真分析 54
4.7 本章小結 56
參考文獻 57
第5章 變槳距風力發電機繫統建模 58
5.1 引言 58
5.2 風力發電機的工作原理及控制要求 58
5.2.1 優選功率跟蹤階段 59
5.2.2 恆功率運行階段 59
5.3 風力發電機風速特性分析 59
5.3.1 風切變效應 60
5.3.2 塔影效應 61
5.3.3 湍流風模型 62
5.4 風力發電機空氣動力學理論 63
5.4.1 風輪動量理論 63
5.4.2 風輪葉素理論 65
5.4.3 風輪空氣動力學特性 66
5.5 變槳距風力發電機繫統模型建立 67
5.5.1 風速模型 67
5.5.2 傳動繫統模型 69
5.5.3 永磁同步電機模型 70
5.5.4 變槳距執行機構模型 71
5.5.5 獨立變槳距風力發電機載荷模型 71
5.6 本章小結 75
參考文獻 75
第6章 風力發電機轉速控制 76
6.1 引言 76
6.2 滑模變結構控制 76
6.2.1 滑模變結構控制的繫統描述 76
6.2.2 滑模變結構控制的數學描述 78
6.2.3 滑模變結構控制的三個基本要素 79
6.2.4 高階滑模控制 80
6.3 基於新型幾何扇區二階積分滑模的智能轉矩控制器設計 81
6.3.1 風力發電機的不確定性模型 81
6.3.2 新型幾何扇區二階積分滑模控制器設計 82
6.3.3 改進的變速灰狼優化算法 85
6.3.4 仿真分析 89
6.4 基於風速估計的無傳感器智能二階積分滑模控制器設計 93
6.4.1 永磁同步電機的不確定性數學模型 93
6.4.2 二階積分滑模控制器設計 94
6.4.3 無傳感器控制策略設計 97
6.4.4 仿真分析 100
6.5 本章小結 107
參考文獻 107
第7章 風力發電機變槳距控制 109
7.1 引言 109
7.2 模型預測控制 109
7.3 基於自適應非奇異終端滑模觀測器的載荷預測控制策略 109
7.3.1 獨立變槳距風力發電機數學模型 110
7.3.2 載荷預測控制器設計 110
7.3.3 仿真分析 119
7.4 基於自適應狀態反饋滑模控制的容錯控制器設計 122
7.4.1 風力發電機線性化模型 123
7.4.2 自適應狀態反饋控制器設計 123
7.4.3 仿真分析 128
7.5 本章小結 133
參考文獻 133
第8章 永磁同步電機硬件實驗平臺 134
8.1 引言 134
8.2 實驗平臺的硬件結構 134
8.2.1 PICkit 3編程器介紹 135
8.2.2 dsPICDEM MCLV開發板介紹 135
8.2.3 永磁同步電機無傳感器磁場定向控制結構 137
8.3 實驗平臺軟件設計 138
8.3.1 MPLAB X IDE介紹 138
8.3.2 實時數據監視器RTDM 140
8.4 基於改進級聯觀測器的永磁同步電機分數階積分滑模控制器 143
8.5 基於無傳感器智能二階積分滑模的永磁同步電機控制 154
8.6 本章小結 157
第9章 光伏發電繫統MPPT控制策略 158
9.1 引言 158
9.2 光伏電池模型及其輸出特性研究 158
9.2.1 光伏電池的工作原理介紹 158
9.2.2 光伏電池建模與仿真分析 159
9.3 DC/DC變換電路及其MPPT控制策略 162
9.3.1 DC/DC變換電路參數設計 162
9.3.2 MPPT控制策略設計 163
9.3.3 仿真分析 169
9.4 本章小結 171
參考文獻 171
第10章 光伏並網逆變器控制策略研究 172
10.1 引言 172
10.2 光伏並網逆變器的拓撲結構及控制策略 172
10.3 電流滯環跟蹤控制 174
10.3.1 電流滯環跟蹤控制原理 174
10.3.2 電流滯環跟蹤控制仿真模型及參數設計 175
10.3.3 仿真分析 175
10.4 基於分數階PI調節器的雙環控制 177
10.4.1 分數階PID控制原理 177
10.4.2 基於分數階PI調節器的雙環控制原理 180
10.4.3 基於分數階PI調節器的雙環控制仿真模型及參數設計 181
10.4.4 仿真分析 183
10.5 基於PR調節器的雙環控制 184
10.5.1 基於PR調節器的雙環控制原理 184
10.5.2 基於PR調節器的雙環控制仿真模型及參數設計 185
10.5.3 仿真分析 186
10.6 基於滑模理論的雙環控制 187
10.6.1 基於滑模理論的雙環控制原理 187
10.6.2 基於滑模理論的雙環控制仿真模型及參數設計 190
10.6.3 仿真分析 190
10.7 本章小結 191
參考文獻 191
第11章 AC/DC變換器建模及控制繫統設計 193
11.1 引言 193
11.2 基於有源濾波器的自耦變壓整流器及控制設計 193
11.2.1 自耦變壓整流器工作原理分析 193
11.2.2 基於有源濾波器的自耦變壓整流器拓撲結構設計 196
11.2.3 基於有源濾波器的自耦變壓整流器控制繫統設計 198
11.2.4 基於有源濾波器的自耦變壓整流器仿真結果分析 200
11.3 基於VIENNA整流器的高壓直流母線電壓穩定性研究 201
11.3.1 VIENNA整流器 201
11.3.2 基於模糊終端滑模控制的VIENNA整流器研究 203
11.3.3 基於干擾觀測器的VIENNA整流器控制研究 210
11.4 本章小結 214
參考文獻 215
第12章 基於分布式能源的微電網儲能並網技術研究 217
12.1 引言 217
12.2 直流微電網及並網逆變器模型分析 218
12.2.1 基於微型燃氣輪機及風力發電機發電繫統的直流微電網仿真平臺 218
12.2.2 並網逆變器的數學模型 220
12.2.3 儲能繫統建模 220
12.3 電網並網控制器設計 222
12.3.1 並網點功率控制 222
12.3.2 積分滑模控制律設計 223
12.4 微電網容錯控制策略設計 223
12.4.1 基於滑模觀測器的微電網故障重構 223
12.4.2 滑模觀測器設計 224
12.4.3 觀測器誤差穩定性分析 225
12.5 仿真分析（一） 226
12.5.1 直流側電壓仿真 226
12.5.2 交流側輸出電壓電流諧波分析 226
12.5.3 電流突變故障重構仿真 228
12.5.4 有功及無功功率容錯控制仿真 228
12.6 交直流混合供電繫統設計 229
12.7 高壓交直流母線穩定特性研究 230
12.8 交流母線的穩態特性研究 231
12.9 仿真分析（二） 235
12.10 本章小結 236
參考文獻 237

本書繫統地介紹了滑模容錯控制理論在微電網中的應用。第1章介紹了研究背景及意義；第2章建立了微型燃氣輪機部件級模型及優化T-S模糊模型；第3章基於非奇異終端滑模觀測器對微型燃氣輪機故障進行了魯棒重構；第4章設計了孤島模式下的微型燃氣輪機發電繫統容錯控制器；第5章介紹了變槳距風力發電機建模；第6章和第7章分別介紹了風力發電機轉速控制器和變槳距控制器設計；第8章介紹了永磁同步電機硬件實驗平臺；第9章和第10章分別介紹了光伏發電繫統的MPPT控制策略和並網逆變器控制策略；第11章介紹了AC/DC變換器建模及控制繫統設計；第12章介紹了微電網儲能並網技術。 本書可作為電網技術、自動化技術、動力機械及工程和電氣工程相關領域的參考用書，也可為工程技術人員、高等院校相關專業的教師、高年級本科生和研究生從事相關建模、控制及分析設計等工作提供指導。