基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雙PWM變流器的設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求日益增加。由于地球上煤炭、石油等常規(guī)資源日益匱乏，并且對(duì)常規(guī)資源的利用也會(huì)給環(huán)境帶來(lái)許多污染問(wèn)題，所以為了解決能源和環(huán)境問(wèn)題，我們?cè)诤侠淼睦妹禾?、石油等常?guī)資源的同時(shí)，必須大力發(fā)展利用可再生資源。而風(fēng)能作為一種安全、環(huán)保、新型的可再生能源，取之不盡、用之不竭。隧著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成熟，風(fēng)力發(fā)電的成本也在不斷地降低。而在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向。本文基于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)

2、電機(jī)組對(duì)雙PWM交流器的控制策略進(jìn)行了分析和研究，將滑模變結(jié)構(gòu)的控制策略應(yīng)用在雙PWM變流器的控制系統(tǒng)中，并在MATLAB仿真軟件中建立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，證明本文所提出的設(shè)計(jì)方法是可行的。本文主要針對(duì)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雙PWM變流器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真研究。
　　首先，本文介紹了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)特性，并詳細(xì)介紹了各組成部分的基本原理，在此基礎(chǔ)上建立了各組成部分的數(shù)學(xué)模型，具體包括風(fēng)力機(jī)

3、模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、永磁同步發(fā)電機(jī)模型、雙PWM變流器的數(shù)學(xué)模型、中間直流環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型。
　　其次，重點(diǎn)介紹了滑模交結(jié)構(gòu)控制的基本原理，針對(duì)非奇異終端滑模在離平衡點(diǎn)較遠(yuǎn)處動(dòng)態(tài)性能差的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種具有快速收斂性的非奇異終端滑模面。并基于滑模變結(jié)構(gòu)控制原理下分別設(shè)計(jì)了網(wǎng)側(cè)PWM交流器直流側(cè)電壓、d軸電流、q軸電流的滑?？刂破?，并詳細(xì)介紹了SVPWM脈寬調(diào)制的基本原理及其實(shí)現(xiàn)方法。
　　第三，先介紹了最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT

4、)方法和永磁同步發(fā)電機(jī)的矢量控制原理，重點(diǎn)闡述了基于最佳葉尖速度比的最大功率點(diǎn)跟蹤控制和零d軸電流矢量控制的實(shí)現(xiàn)方法，并在此基礎(chǔ)上介紹了機(jī)側(cè)PWM交流器的轉(zhuǎn)速終環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制原理。然后基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計(jì)了機(jī)側(cè)PWM變流器的轉(zhuǎn)速、d軸電流、q軸電流的滑模控制器。最后在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)無(wú)位置傳感器的控制進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了滑模觀測(cè)器模型，并利用該模型估計(jì)永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，來(lái)代替位置傳感器的作用，

5、實(shí)現(xiàn)了永磁同步發(fā)電機(jī)無(wú)位置傳感器控制。
　　最后，在MATLAB仿真軟件中搭建了網(wǎng)側(cè)PWM變流器控制的仿真模型、機(jī)側(cè)PWM交流器控制的仿真摸型以及滑模觀測(cè)器的仿真模型。接著對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的整體模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仿真結(jié)果分析可知，本文設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雙PWM變流器的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能的最大功率點(diǎn)跟蹤，并且實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的單位功率因數(shù)并網(wǎng)，控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。并在此基礎(chǔ)上，建立了基于滑模觀測(cè)器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模