風電平臺大功率PMSM無速度傳感器驅(qū)動控制研究與應用.pdf

1、本文以風力發(fā)電實驗平臺為依托，以低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機作為研究對象，結(jié)合永磁同步電機的特性，著重進行了永磁同步電機驅(qū)動控制研究。
　　首先針對關(guān)于永磁同步電機驅(qū)動相關(guān)方面，對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與相關(guān)技術(shù)進行了解和分析，針對實驗平臺的硬件建立了仿真模型并選取相對合適的算法。其次推導和分析了坐標變換原理，熟悉各個坐標系間的互相轉(zhuǎn)換，并結(jié)合 PMSM空間矢量坐標關(guān)系，推導永磁同步電機在三種坐標系（a-b-c、α-β，d-q）下的數(shù)學模型并做

2、相關(guān)的詳細分析。再次深入討論了滑?？刂频睦碚撘罁?jù)與特點，并結(jié)合永磁同步電機在三種（a-b-c、α-β，d-q）坐標系下的數(shù)學模型，設計出了基于兩相靜止坐標系下的滑模觀測器，并根據(jù)相關(guān)模型需要的實際數(shù)據(jù)與實際硬件平臺的需求，設計了 RT_LAB與變流器之間的接口電路，并成功運行實現(xiàn)。同時研究了永磁同步電機電壓空間矢量控制方法以及傳統(tǒng) PI控制，分析并結(jié)合兩者的特色與優(yōu)點，彌補相應的缺點，設計出了基于滑模觀測器的PMSM無傳感器空間矢量調(diào)制

3、策略。最后，根據(jù)實際的硬件條件，設計出相應的硬件信號轉(zhuǎn)換電路，將滑模觀測器算法與離散PI控制在RT_LAB中實現(xiàn)并得以驗證通過。
　　研究和使用Matlab/Simulink仿真軟件，在Simulink仿真平臺下搭建了滑模觀測器和永磁同步電機空間矢量調(diào)制系統(tǒng)的離散仿真模型在此模型下，分別對設計的基于兩相靜止坐標系的滑模觀測器和空間矢量調(diào)制策略進行相關(guān)驗證。以電機模型的實際輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置為參考，對基于滑模觀測器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計

4、與轉(zhuǎn)子位置估計的可行性與準確性進行分析驗證。仿真結(jié)果表明，通過滑模觀測器計算估計出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置可以完全跟蹤實際的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置。然后將滑模觀測器引入到永磁同步電機的控制模型中，用估計的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置替換電機模型的實際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置，完成基于滑模觀測器的PMSM無速度傳感器空間矢量調(diào)制系統(tǒng)的離散仿真模型，對離散仿真模型的可行性與正確性進行相關(guān)驗證，并實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的連續(xù)可調(diào)。
　　根據(jù)實際硬件要求

5、，設計并完成變流器與RT_LAB控制器之間的信號轉(zhuǎn)換電路。在仿真實驗的基礎上，結(jié)合風力發(fā)電實驗平臺的實際硬件參數(shù)，搭建了基于滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器空間矢量調(diào)制的實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)以RT_LAB為控制器，以信號轉(zhuǎn)換板為接口實現(xiàn)控制器與控制柜之間信號傳遞。離散 PI控制、空間矢量調(diào)制以及無速度傳感器下滑模觀測器對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置估計算法等全部由控制器完成，保證了所有信號的完整性與同步性，使得永磁同步電機有優(yōu)良的調(diào)速和抗干擾性能