直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制研究.pdf

1、在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，作為可再生綠色能源的風(fēng)能的開發(fā)利用具有十分重要的意義。在大功率特別是MW級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相對傳統(tǒng)的雙饋風(fēng)能系統(tǒng)省略了雙饋電機中的滑環(huán)和碳刷，不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)子勵磁，且省去傳動齒輪箱，從而具有低速性能好、維護(hù)控制簡單、發(fā)電效率高、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)勢。隨著風(fēng)力發(fā)電機組容量的不斷增大，提高機組運行效率、最大程度地利用風(fēng)能、尋求良好的控制方法已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的重要內(nèi)容。
　　本

2、文以永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)的運行與控制為主題，研究其直接轉(zhuǎn)矩控制方法，進(jìn)行了從理論到仿真實踐的全面深入研究。
　　文章首先介紹了永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電變流系統(tǒng)和PWM整流器的工作原理，詳細(xì)推導(dǎo)了永磁同步發(fā)電機在三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。緊接著敘述了直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，并將直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用到永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的控制上，深入分析了直接轉(zhuǎn)矩控制理論用于發(fā)電機控制的原理，

3、給出了永磁電機在直接轉(zhuǎn)矩定子磁場定向下的電壓、磁鏈和轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，解決了開關(guān)電壓矢量表的構(gòu)造和基于不同控制目標(biāo)下的轉(zhuǎn)矩和磁鏈給定等問題。給出了直接轉(zhuǎn)矩控制的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方案，搭建了系統(tǒng)的控制框圖，詳細(xì)的說明了直接轉(zhuǎn)矩控制下的工作過程，指出了運用直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)點是省去了復(fù)雜的坐標(biāo)變換，計算繁瑣等問題，且轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速響應(yīng)更快，能更快的實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。針對傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制存在的不足，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。為了使輸出的電能質(zhì)量得到改善

4、，本文將模糊控制思想引入到直接轉(zhuǎn)矩控制當(dāng)中。將定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的偏差值，以及定子磁鏈角作為輸入變量，以變流器的開關(guān)狀態(tài)作為輸出變量，設(shè)計了一套模糊控制器代替了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)比較器。利用Matlab/Simulink2009仿真軟件，根據(jù)本文推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型分別建立了仿真所需要的風(fēng)力機模型、空間矢量調(diào)制模型、磁鏈和磁通角計算模型、磁鏈調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器模型等，對矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制和模糊直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行了仿真。實驗結(jié)果驗