基于MRAS的直驅(qū)式永磁風力發(fā)電機無位置傳感器矢量控制.pdf

1、隨著電力緊缺和環(huán)境問題的日益突出，利用新能源來替代傳統(tǒng)能源，對于緩解能源匱乏具有非常重大的意義。近年來，風力發(fā)電是發(fā)展迅猛，成為技術成熟和最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。在風電市場中，直驅(qū)型永磁同步風力發(fā)電機組越來越受到關注。相對其他風電機組而言，它具有結(jié)構簡單、轉(zhuǎn)換效率高、維護成本低、可靠性高等優(yōu)點。PMSG為低速多級發(fā)電機，在系統(tǒng)中，位置和速度的檢測對高性能發(fā)電機矢量控制非常重要。由于永磁風力發(fā)電機體積巨大，安裝速度傳感器成本極高，且易受

2、外部環(huán)境影響，降低系統(tǒng)可靠性，所以采用無速度傳感器矢量控制方式成為直驅(qū)型風力發(fā)電的必然選擇。本文對直驅(qū)式PMSG無位置/速度傳感器控制的基礎理論、控制策略進行了深入研究。
　　本文首先介紹了風力發(fā)電技術和無速度傳感器技術的研究現(xiàn)狀。從風能的特點出發(fā)，建立了風能的數(shù)學模型。接著研究了風力機的機械特性，建立其數(shù)學模型并進行仿真。針對直驅(qū)風電系統(tǒng)的其他組成部分：永磁同步電機、直流母線環(huán)節(jié)和PWM變流器的數(shù)學模型，為PMSG的無位置/速度

3、傳感器控制研究奠定了基礎。
　　其次，介紹了PMSG的矢量控制原理，本文選取基于定子磁鏈觀測的MRAS無位置/速度傳感器算法，對MRAS的設計原則、自適應律的確定進行了詳細的公式推導。針對磁鏈觀測器中純積分帶來的直流偏置和誤差積累問題，分析了幾種克服積分器缺點的幾種磁鏈觀測方法。本文在電壓模型觀測的定子磁鏈引入一個反饋量，與電流模型觀測的磁鏈值進行比較，獲得一個誤差值，利用PI調(diào)節(jié)器進行誤差校正，這大大提高磁鏈觀測器的精度。利用小

4、信號模型法對MRAS無速度傳感器系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析。最后介紹了PLL方法以及PLL在并網(wǎng)前對PMSG轉(zhuǎn)子位置和速度的檢測。
　　最后，本文對基于改進型MRAS的PMSG的無位置/速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)進行了仿真研究，對控制系統(tǒng)進行仿真結(jié)果分析，得出結(jié)論MRAS速度估測方法在直驅(qū)系統(tǒng)中有比較好的識別精度和動態(tài)特性，能夠滿足實際中直驅(qū)系統(tǒng)電機控制的要求。此外，本文還對PLL在PMSG并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子位置的檢測進行了仿真研究，結(jié)果表明PLL