無(wú)速度傳感器的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電變流器控制研究.pdf

1、由于不可再生能源的日益枯竭,可再生能源的利用和開(kāi)發(fā)得到了全世界范圍內(nèi)的重視,目前發(fā)展較快的是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率追蹤,而且不需要齒輪箱,可靠性高,維護(hù)成本低,對(duì)電網(wǎng)影響小,低電壓運(yùn)行能力強(qiáng),引起了廣泛的關(guān)注。本文對(duì)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器控制策略和永磁同步發(fā)電機(jī)的無(wú)速度傳感器控制方法進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先分析了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和主要組成部分

2、,然后對(duì)系統(tǒng)各個(gè)主要部分進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,分別建立了風(fēng)力機(jī)、傳動(dòng)軸、永磁同步發(fā)電機(jī)、PWM變流器的數(shù)學(xué)模型。
　　對(duì)背靠背 PWM變流器的控制策略進(jìn)行了分析和研究,主要分為發(fā)電機(jī)側(cè)PWM變流器控制和電網(wǎng)側(cè)PWM變流器控制,利用永磁同步發(fā)電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,采用磁場(chǎng)定向的原理,分析了永磁同步發(fā)電機(jī)的矢量控制原理,采用葉尖速比法實(shí)現(xiàn)最大功率追蹤,建立了轉(zhuǎn)速外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,并對(duì)控制策略的有效性進(jìn)行了仿真分析。

3、利用PWM變流器的數(shù)學(xué)模型和電網(wǎng)電壓矢量定向的原理,建立電網(wǎng)側(cè)PWM變流器直流母線電壓外環(huán),電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,并對(duì)控制策略的有效性進(jìn)行了仿真分析。
　　分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論的基本原理,基本性質(zhì)和設(shè)計(jì)過(guò)程,以發(fā)電機(jī)輸出功率快速跟蹤給定功率為控制目標(biāo),設(shè)計(jì)了滑模功率控制器,建立了發(fā)電機(jī)側(cè)變流器功率外環(huán),電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,仿真結(jié)果表明輸出功率能夠快速跟蹤最大功率,無(wú)靜差,在風(fēng)速變化時(shí),發(fā)電機(jī)輸出功率響應(yīng)快,波動(dòng)小。<

4、br>　　為了克服光電編碼器的缺點(diǎn)和不足,研究了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)傳感器控制方法,采用滑模觀測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置的估計(jì),首先建立了傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器方程,針對(duì)存在的抖振問(wèn)題進(jìn)行了分析,采用改進(jìn)型飽和函數(shù)削弱了抖振強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻抖振噪聲更好的抑制,設(shè)計(jì)了隨參考電角速度變化的開(kāi)關(guān)增益自適應(yīng)規(guī)律,構(gòu)建了擴(kuò)展的滑模觀測(cè)器方程,得到了反電勢(shì)和電角速度的自適應(yīng)規(guī)律。最后對(duì)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的無(wú)傳感器控制性能進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明