軸向磁場磁通切換型永磁風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)能作為一種可再生的綠色能源，能夠有效地解決人類目前所面臨的常規(guī)能源減少、環(huán)境污染等問題，因此，風(fēng)力發(fā)電受到了人們的廣泛關(guān)注并得到了較快的發(fā)展。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因其轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、控制靈活，成為繼雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之后重要的研究方向。軸向磁場磁通切換型永磁(AxialField Flux-Swithing Permanet Magnet，AFFSPM)電機是一種新型雙凸極電機，其軸向長度短、功率密度高、感應(yīng)電勢正弦度高，在直驅(qū)風(fēng)力發(fā)

2、電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以AFFSPM發(fā)電機為核心構(gòu)建直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，圍繞其控制技術(shù)展開研究。
　　 首先分析三相12/10極AFFSPM基本工作原理及其靜態(tài)特性，在此基礎(chǔ)上建立該電機在定子ABC坐標系以及轉(zhuǎn)子dq0坐標系下的數(shù)學(xué)模型。
　　 給出常用風(fēng)力發(fā)電功率變流器的結(jié)構(gòu)，選用背靠背PWM變換器作為AFFSPM風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)功率接口。分析理想風(fēng)力機數(shù)學(xué)模型，給出直流電機模擬風(fēng)力機的實驗方法。根據(jù)葉尖速比控

3、制給出轉(zhuǎn)速指令，應(yīng)用磁場定向矢量控制策略對AFFSPM風(fēng)力發(fā)電機進行控制。推導(dǎo)三相并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型，采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略對并網(wǎng)逆變器進行控制。在Matlab/Simulink環(huán)境下建立AFFSPM風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，仿真結(jié)果驗證了控制策略的有效性。對電機側(cè)dq軸電流控制策略，包括isd=0控制、最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、單位功率因數(shù)控制和恒磁鏈控制進行仿真對比，分析不同電流控制策略應(yīng)用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能。
　　 對AF

4、FSPM風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟硬件進行設(shè)計，給出主要硬件電路與DSP控制器的程序流程圖。利用VB6.0設(shè)計上位機程序，給出實現(xiàn)上位機功能的部分VB程序和通信的實現(xiàn)方法，制定上下位機的通信協(xié)議。
　　 最后對實驗平臺的軟硬件進行調(diào)試，并對階躍風(fēng)速進行最大風(fēng)能跟蹤(Maxmam Power Point Tracting，MPPT)實驗，實驗結(jié)果表明本文中的直流電機模擬風(fēng)力機的控制方法正確有效，對AFFSPM發(fā)電機應(yīng)用磁場定向矢量控制策略可