定子內(nèi)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國對能源和資源的需求將長期處于增長態(tài)勢。煤炭、石油等常規(guī)資源不可再生，而且燃燒石化燃料獲取能源的方式導(dǎo)致了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此，人類面臨的資源和環(huán)境的雙重壓力促使各國政府普遍重視可再生能源的開發(fā)和利用。風(fēng)能是一種可再生的綠色能源，目前風(fēng)力發(fā)電已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)并得到了較快的發(fā)展。采用永磁發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)具有捕獲風(fēng)能多、效率高、功率密度大、沖擊應(yīng)力小等優(yōu)勢而倍受關(guān)注。定子內(nèi)永磁（Stator I

2、nterior Permanent Magnet，SIPM）電機(jī)是一種有別于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的新型永磁電機(jī)，功率密度高、效率高、可靠性高，和雙凸極永磁電機(jī)和磁通切換永磁電機(jī)相比，具有較低的定位力矩，將更適合于風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用場合。本文以SIPM發(fā)電機(jī)為核心構(gòu)建了定子內(nèi)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，圍繞其控制技術(shù)展開了研究。 首先介紹了三相12/10極SIPM電機(jī)的本體結(jié)構(gòu)、工作原理以及靜態(tài)特性，在此基礎(chǔ)上建立了三相SIPM電機(jī)在定子和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)

3、系下的數(shù)學(xué)模型。由于SIPM電機(jī)的靜態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型與轉(zhuǎn)子永磁結(jié)構(gòu)的正弦波永磁同步電機(jī)相似，故將在永磁同步電機(jī)中已使用的矢量控制方法移植到SIPM電機(jī)的控制中。 通過比較研究，提出了背靠背的雙PWM變換器作為定子內(nèi)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)功率接口，為實(shí)現(xiàn)SIPM發(fā)電機(jī)的最大風(fēng)能跟蹤（MPPT）控制，提出了基于發(fā)電機(jī)側(cè)PWM變換器的矢量控制方法和原理。在MATLAB／Simulink環(huán)境下，搭建了仿真模型，仿真運(yùn)行的結(jié)果驗(yàn)證了該控制策

4、略的可行性。 在仿真研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等檢測電路，基于TMS320F2812型DSP芯片及其外圍電路構(gòu)建控制系統(tǒng)硬件電路，通過DSP軟件編程，在控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了所提出的矢量控制策略。在此基礎(chǔ)上搭建了一套定子內(nèi)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺。在實(shí)驗(yàn)平臺上分別針對恒定風(fēng)速、階躍風(fēng)速以及隨機(jī)風(fēng)速三種輸入風(fēng)速進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的控制策略不僅有效可行，還具有較好的控制效果和較