永磁同步發(fā)電系統(tǒng)的最大功率控制的研究.pdf

1、隨著世界能源需求的不斷提高以及地球污染的同益嚴重,發(fā)展?jié)崈裟茉?、保護環(huán)境已經(jīng)成為人類的共同希望。伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,小型風力發(fā)電機已越來越受到人們的關(guān)注。永磁同步發(fā)電機具有效率高,無需勵磁,與其他類型電機相比較尺寸小,重量輕,拓撲結(jié)構(gòu)簡單,運行特性良好等優(yōu)勢,在小型風力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。永磁同步發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速可以做到很低,這樣便可與風力機直接耦合,省去了噪聲大、維護不方便且價格昂貴的齒輪箱。由于風速的不確定性就導(dǎo)致了發(fā)電機不一

2、定一直工作在最大輸出功率區(qū)間內(nèi),本文提出了一種能自動調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速,從而達到最佳功率控制效果的系統(tǒng)。同時對于小型風力發(fā)電系統(tǒng)還需要將多余的電能儲存起來,本文也對整流以及蓄電池充電電路進行了進一步的研究。采用載波相移PWM技術(shù)控制并聯(lián)Boost升壓電路的開通和關(guān)斷,從而降低電流波紋和開關(guān)管壓降,實現(xiàn)對電路器件的保護,延長蓄電池的使用壽命。
　　 本文圍繞永磁同步風力發(fā)電機的運行機理、控制方法、低速性能的改善、蓄電池充電保護電路和數(shù)

3、字控制系統(tǒng)的實現(xiàn)等方面開展了研究活動,主要工作包括:
　　 根據(jù)永磁同步風力發(fā)電機的電機結(jié)構(gòu)和運行原理,分析永磁同步電機d-q坐標系下角速度ω與發(fā)電機輸出功率之間的關(guān)系,通過控制定子電流矢量實現(xiàn)PMSM最佳效率控制。同時在系統(tǒng)整流環(huán)節(jié)中采用Boost并聯(lián)電路,并采用載波相移PWM控制方案,達到降低輸入電流波紋的目的,從而實現(xiàn)延長蓄電池使用壽命的功能。
　　 分析風力機的輸出機械功率最佳曲線Popl與風機的傳動系統(tǒng)之間的關(guān)

4、系,搭建出風機的仿真模型。將發(fā)電機轉(zhuǎn)速與風速的比值控制在一定范圍內(nèi),從而使得葉尖速比λ控制在最佳值范圍內(nèi),使其跟蹤Popl曲線的變化,使得風機獲得最大風能捕獲,實現(xiàn)最大功率輸出。分析普通整流電路對蓄電池的影響,通過將并聯(lián)Boost電路與三段式控制策略的結(jié)合,最終達到保護蓄電池的作用。通過MATLAB7.0/SIMULINK對該系統(tǒng)進行了仿真,驗證其優(yōu)越性。
　　 采用TI公司的TMS320F2812DSP設(shè)計了永磁同步風力發(fā)電機