無速度傳感器的直驅(qū)永磁風力發(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)展較快的是風力發(fā)電技術(shù)。直驅(qū)永磁風力發(fā)電系統(tǒng)采用變速恒頻風力發(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,維護成本低,對電網(wǎng)影響小,低電壓運行能力強,引起了廣泛的關(guān)注。本文對直驅(qū)永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的變流器控制策略和永磁同步發(fā)電機的無速度傳感器控制方法進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先分析了直驅(qū)永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和主要組成部分

2、,然后對系統(tǒng)各個主要部分進行了數(shù)學(xué)建模,分別建立了風力機、傳動軸、永磁同步發(fā)電機、PWM變流器的數(shù)學(xué)模型。
　　對背靠背 PWM變流器的控制策略進行了分析和研究,主要分為發(fā)電機側(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)電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型,采用磁場定向的原理,分析了永磁同步發(fā)電機的矢量控制原理,采用葉尖速比法實現(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,并對控制策略的有效性進行了仿真分析。

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,并對控制策略的有效性進行了仿真分析。
　　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)計過程,以發(fā)電機輸出功率快速跟蹤給定功率為控制目標,設(shè)計了滑模功率控制器,建立了發(fā)電機側(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,無靜差,在風速變化時,發(fā)電機輸出功率響應(yīng)快,波動小。<

4、br>　　為了克服光電編碼器的缺點和不足,研究了直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的無傳感器控制方法,采用滑模觀測器來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置的估計,首先建立了傳統(tǒng)滑模觀測器方程,針對存在的抖振問題進行了分析,采用改進型飽和函數(shù)削弱了抖振強度。為了實現(xiàn)對高頻抖振噪聲更好的抑制,設(shè)計了隨參考電角速度變化的開關(guān)增益自適應(yīng)規(guī)律,構(gòu)建了擴展的滑模觀測器方程,得到了反電勢和電角速度的自適應(yīng)規(guī)律。最后對直驅(qū)永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的無傳感器控制性能進行了仿真分析,仿真結(jié)果表明