永磁直驅(qū)風力發(fā)電機及PMSM的無機械傳感器控制.pdf

1、當前氣候變暖、環(huán)境污染、能源緊張等問題，使得風力發(fā)電受到了世界各國的高度重視。永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)由于其不需要外部勵磁，在低風速下可以高效率發(fā)電，以及在電網(wǎng)故障下發(fā)電機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運行的特點，被認為最具有優(yōu)勢的風電發(fā)展方案。本文主要研究無機械傳感器的永磁直驅(qū)風力發(fā)電機控制，以及調(diào)試過程中發(fā)電機運行在電動狀態(tài)時的無機械傳感器電動機控制。
　　本文首先建立了永磁同步發(fā)電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下數(shù)學模型，實現(xiàn)了基于發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場定向的

2、矢量控制。由于發(fā)電機控制艙空間有限，光電編碼器的安裝使得其信號傳輸電纜與系統(tǒng)能量傳輸電纜靠得很近，因此在系統(tǒng)中強電的干擾下，光電編碼器容易反饋回來錯誤的轉(zhuǎn)子位置信息，從而導致風力系統(tǒng)無法正常工作，所以對無機械傳感器永磁同步發(fā)電機控制展開研究，在分析了滑模觀測器原理后，構造了兩相靜止坐標系下滑模觀測器來實現(xiàn)對發(fā)電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的估算。因為滑模觀測器實際的離散控制信號開關頻率不能無限高，所以發(fā)電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置估測量的抖振問題無法避免。為

3、了抑制抖振實際中最常用的方法是，在兩相靜止坐標系下估測和實測電流固定誤差范圍內(nèi)用飽和函數(shù)來替代符號函數(shù)，但這種替代方法是以犧牲滑模觀測器部分魯棒性為代價來抑制估測量抖振現(xiàn)象。針對這一問題本文設計了多重化滑模觀測器，它有效抑制了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置估測量的抖振現(xiàn)象。由于多重化滑模觀測器的應用，大大提高了發(fā)電機控制系統(tǒng)性能。
　　由于永磁風力發(fā)電系統(tǒng)在安裝調(diào)試時，需要發(fā)電機工作在電動狀態(tài)，所以本文進行了無機械傳感器永磁同步電動機矢量控制的研

4、究。首先建立永磁同步電動機旋轉(zhuǎn)坐標系下數(shù)學模型，然后實現(xiàn)了基于電動機轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制。在電機控制艙內(nèi)同樣由于存在強電干擾的原因，展開了基于電動機矢量控制進行了無機械傳感器的研究，分別構造了兩相靜止坐標系下擴展卡爾曼濾波器和滑模觀測器用于估算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。利用Matlab/Simulink建立了永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)仿真平臺，并基于此平臺分別進行了基于擴展卡爾曼濾波算法和滑模觀測器算法的永磁同步電動機矢量控制仿真實驗，仿真結果