基于MRAS的直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)無位置傳感器矢量控制.pdf

1、隨著電力緊缺和環(huán)境問題的日益突出，利用新能源來替代傳統(tǒng)能源，對于緩解能源匱乏具有非常重大的意義。近年來，風(fēng)力發(fā)電是發(fā)展迅猛，成為技術(shù)成熟和最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。在風(fēng)電市場中，直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組越來越受到關(guān)注。相對其他風(fēng)電機(jī)組而言，它具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、維護(hù)成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。PMSG為低速多級發(fā)電機(jī)，在系統(tǒng)中，位置和速度的檢測對高性能發(fā)電機(jī)矢量控制非常重要。由于永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)體積巨大，安裝速度傳感器成本極高，且易受

2、外部環(huán)境影響，降低系統(tǒng)可靠性，所以采用無速度傳感器矢量控制方式成為直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電的必然選擇。本文對直驅(qū)式PMSG無位置/速度傳感器控制的基礎(chǔ)理論、控制策略進(jìn)行了深入研究。
　　本文首先介紹了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和無速度傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀。從風(fēng)能的特點(diǎn)出發(fā)，建立了風(fēng)能的數(shù)學(xué)模型。接著研究了風(fēng)力機(jī)的機(jī)械特性，建立其數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行仿真。針對直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的其他組成部分：永磁同步電機(jī)、直流母線環(huán)節(jié)和PWM變流器的數(shù)學(xué)模型，為PMSG的無位置/速度

3、傳感器控制研究奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，介紹了PMSG的矢量控制原理，本文選取基于定子磁鏈觀測的MRAS無位置/速度傳感器算法，對MRAS的設(shè)計(jì)原則、自適應(yīng)律的確定進(jìn)行了詳細(xì)的公式推導(dǎo)。針對磁鏈觀測器中純積分帶來的直流偏置和誤差積累問題，分析了幾種克服積分器缺點(diǎn)的幾種磁鏈觀測方法。本文在電壓模型觀測的定子磁鏈引入一個(gè)反饋量，與電流模型觀測的磁鏈值進(jìn)行比較，獲得一個(gè)誤差值，利用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行誤差校正，這大大提高磁鏈觀測器的精度。利用小

4、信號模型法對MRAS無速度傳感器系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。最后介紹了PLL方法以及PLL在并網(wǎng)前對PMSG轉(zhuǎn)子位置和速度的檢測。
　　最后，本文對基于改進(jìn)型MRAS的PMSG的無位置/速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，對控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真結(jié)果分析，得出結(jié)論MRAS速度估測方法在直驅(qū)系統(tǒng)中有比較好的識別精度和動(dòng)態(tài)特性，能夠滿足實(shí)際中直驅(qū)系統(tǒng)電機(jī)控制的要求。此外，本文還對PLL在PMSG并網(wǎng)前轉(zhuǎn)子位置的檢測進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明PLL