基于CSC直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定子磁場(chǎng)定向的無速度傳感器矢量控制研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電作為一種具有較大潛能的可再生能源開發(fā)形式，近年來得到了快速的發(fā)展，其中直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的直接耦合的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而倍受關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變速恒頻運(yùn)行，電力電子功率變換電路在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)起到尤為重要的作用?，F(xiàn)階段發(fā)展較為成熟的變換電路是電壓源型變流器，而對(duì)于電流源型變流器應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究還較為鮮見。
　　本文針對(duì)背靠背電流源型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了系統(tǒng)中PMSG基于無速度傳

2、感器的主要控制方法包括轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制、定子磁場(chǎng)定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。研究表明，與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制相比，按定子磁場(chǎng)定向的矢量控制既避免了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制對(duì)定子電感等參數(shù)的依賴性，又克服了直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。針對(duì)基于定子磁鏈的傳統(tǒng)速度估算方法在動(dòng)態(tài)性能和魯棒性上存在不足，文中采用了一種更準(zhǔn)確、快速的改進(jìn)速度估算方法。
　　通過建立PMSG和電流源型整流器(CSR)的數(shù)學(xué)模型，提出了適用于電流源型

3、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)PMSG的按定子磁場(chǎng)定向的無速度傳感器矢量控制算法。其中，定子磁鏈觀測(cè)是定子磁場(chǎng)定向的核心環(huán)節(jié)。由于傳統(tǒng)的純積分器容易由于初值和直流偏置導(dǎo)致輸出偏移和飽和的問題，而一階低通濾波器雖可以一定程度上抑制上述問題，但又會(huì)引入幅值和相位誤差。本文在充分研究了自適應(yīng)補(bǔ)償積分器原理的基礎(chǔ)上對(duì)該算法進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明它可以有效地解決純積分器和低通濾波器存在的問題。此外，本文還提出了基于定子磁場(chǎng)定向的單位功率因數(shù)矢量控制策略，其算法簡(jiǎn)單易

4、行，無需復(fù)雜的矢量變換和電流閉環(huán)。
　　利用MATLAB/SIMULINK對(duì)本文研究的背靠背電流型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證了所提控制方案的有效性。同時(shí)仿真結(jié)果表明，基于定子磁場(chǎng)定向的無速度傳感器矢量控制在穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能都能與基于PLL轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的無速度矢量控制(id=0)相媲美。最后，在已有的10kW基于背靠背電流源型的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，設(shè)計(jì)了DSP控制程序和FPGA的PWM脈沖發(fā)生程序，并給出了部分