永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)及PMSM的無(wú)機(jī)械傳感器控制.pdf

1、當(dāng)前氣候變暖、環(huán)境污染、能源緊張等問(wèn)題，使得風(fēng)力發(fā)電受到了世界各國(guó)的高度重視。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于其不需要外部勵(lì)磁，在低風(fēng)速下可以高效率發(fā)電，以及在電網(wǎng)故障下發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運(yùn)行的特點(diǎn)，被認(rèn)為最具有優(yōu)勢(shì)的風(fēng)電發(fā)展方案。本文主要研究無(wú)機(jī)械傳感器的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制，以及調(diào)試過(guò)程中發(fā)電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的無(wú)機(jī)械傳感器電動(dòng)機(jī)控制。
　　本文首先建立了永磁同步發(fā)電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的

2、矢量控制。由于發(fā)電機(jī)控制艙空間有限，光電編碼器的安裝使得其信號(hào)傳輸電纜與系統(tǒng)能量傳輸電纜靠得很近，因此在系統(tǒng)中強(qiáng)電的干擾下，光電編碼器容易反饋回來(lái)錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)子位置信息，從而導(dǎo)致風(fēng)力系統(tǒng)無(wú)法正常工作，所以對(duì)無(wú)機(jī)械傳感器永磁同步發(fā)電機(jī)控制展開(kāi)研究，在分析了滑模觀測(cè)器原理后，構(gòu)造了兩相靜止坐標(biāo)系下滑模觀測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的估算。因?yàn)榛Ｓ^測(cè)器實(shí)際的離散控制信號(hào)開(kāi)關(guān)頻率不能無(wú)限高，所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置估測(cè)量的抖振問(wèn)題無(wú)法避免。為

3、了抑制抖振實(shí)際中最常用的方法是，在兩相靜止坐標(biāo)系下估測(cè)和實(shí)測(cè)電流固定誤差范圍內(nèi)用飽和函數(shù)來(lái)替代符號(hào)函數(shù)，但這種替代方法是以犧牲滑模觀測(cè)器部分魯棒性為代價(jià)來(lái)抑制估測(cè)量抖振現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題本文設(shè)計(jì)了多重化滑模觀測(cè)器，它有效抑制了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置估測(cè)量的抖振現(xiàn)象。由于多重化滑模觀測(cè)器的應(yīng)用，大大提高了發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)性能。
　　由于永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在安裝調(diào)試時(shí)，需要發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，所以本文進(jìn)行了無(wú)機(jī)械傳感器永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制的研

4、究。首先建立永磁同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型，然后實(shí)現(xiàn)了基于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制。在電機(jī)控制艙內(nèi)同樣由于存在強(qiáng)電干擾的原因，展開(kāi)了基于電動(dòng)機(jī)矢量控制進(jìn)行了無(wú)機(jī)械傳感器的研究，分別構(gòu)造了兩相靜止坐標(biāo)系下擴(kuò)展卡爾曼濾波器和滑模觀測(cè)器用于估算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。利用Matlab/Simulink建立了永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)，并基于此平臺(tái)分別進(jìn)行了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和滑模觀測(cè)器算法的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果