文档介绍：天津大学
硕士学位论文
永磁同步风力发电机无机械传感器最大功率跟踪方法研究
姓名:赵惠超
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:贾贵玺
2011-12
中文摘要目前直驱式永磁同步风力发电以其高效率、高可靠性以及无电网直接耦合等能永磁电机矢量控制系统中,需要以转子位置作为定向依据;其二是风速传感器,最大功率跟踪的一种常见方法就是根据风速情况调节风力机的转速,虽然风速传步电机无传感器控制和无风速仪的最大功率跟踪控制已在国内外诸多文献中有功率跟踪则存在较大难度。模块的数学模型,介绍了最大功率跟踪原理与两种常见的无风速传感器控制方法,机数学模型的基础上,介绍其矢量控制方法。介绍了三相电压型可控整流器的刂品椒ǎ⒔7抡妗S氪送保疚慕W尤河呕惴运用于问呕⒍云溆呕Ч氪成杓品椒ń辛耸笛槎员取本文以永磁同步电机转速与位置估计方法为研究重点,对两种观测器传统的滑模观测器是以电流作为状态变量,建立状态方程,通过对永磁同步电机反电动势进行观测,从而得到其转子位置电角度信息。滑模控制函数输出是一个符号函数,在仿真或数字实现中具有强烈的抖振现象,该输出值无法直接使用。必须通过低通滤波器滤除高频部分,但低通滤波器必然会造成观测幅值减小优点正成为风力发电技术的新热点。本文试图找到一种在不借助任何机械传感器的情况下,实现永磁同步电机最大功率跟踪的控制目的。无传感器控制技术可以降低系统成本,提高系统的可靠性,是一直以来电机控制研究领域的热点之一。这里机械传感器主要是指以下两种传感器,其一为电机转子位置传感器,在高性感器的使用简化了风力机最大功率跟踪控制的方法,但仍存在诸多缺点。永磁同所涉及,然而将两方面结合起来,在风力机转速和风速均未知的情况下实现最大最大功率跟踪方法已经广泛应用于太阳能发电、变速恒频风力发电等领域,对于提高新能源利用效率,起到重要作用。本文结合风力机并重点分析了~种基于最佳转矩控制的新方法。另外在介绍了永磁同步电观测器和卡尔曼观测器懈慕⒆隽朔抡媸匝椤与相位滞后。本文在介绍表面贴装式永磁同步电机数学模型与电压方程的基础上,提出一种转子位置角动态补偿方法。这种方法可以有效解决转子位置角滞后问题,同时避免因求导运算导致的速度估计的不稳定性。该方法同样以电流偏差为滑模面,并采用符号函数作为控制函数,利用李雅普诺夫定理证明了系统稳定性,并据此得出了符号函数的增益值范围。通过对观测器与电机及其控制环节进
关键词:最大功率跟踪;直驱式风力发电;滑模观测器;扩展卡尔曼滤波;位化方法,并以此为基础,将永磁同步电机的两相静止坐标系数学模型作为被观测测的状态变量,两相电流的误差作为反馈,按照离散化扩展卡尔曼滤波方法,对状态变量进行估计。另外还分析了设计参数对仿真结果的影响,并给出在行建模仿真,对比有无位置角补偿下得到的转速与位置结果。介绍了卡尔曼滤波器与扩展卡尔曼滤波器的基本原理与卡尔曼滤波器离散系统,推导出永磁同步电机状态方程,并以转子位置、转速及两相电流作为被观环境下的仿真结果。置角补偿;粒子群优化
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第一章绪论研究背景风力发电控制技术发展现状利用与开发将成为平衡人类发展与环境保护的必然之路。风能是一种蕴量巨大的K孀啪貌欢戏⒄梗鞴诜缌Ψ⒌绮档姆龀至Χ炔欢加大,世界风电装机容量增长速度一直保持在%以上。随着中国风力机制造的国产化与规模化,我国风电技术与国外风电技术的差距正在逐步缩小。的小型风力发电机的能力。在江浙、内蒙、新疆等风能资源风度的地区相的电能。这种控制策略简单,可靠性好,同时系统成本较低。在上世纪得到了广速,从而实现最大功率跟踪,最终导致风能利用效率偏低,造成了风能资源的巨新能源开发和环境保护是当今世界各国着力解决的两大问题,可再生能源的清洁的可再生能源,风能的开发,特别是海上风能利用越来越受到各国的重视。据估计,全球风能约为,其中可利用的风能,为馐堑球上可开发的水能总量的丁N夜姆缒艽⒘烤薮螅龃舐椒段诜缒艽⒘约为同许多发达国家相比,我国风能开发的起步较晚。经过不断发展,目前自主开发的级风机的国产化程度超过了%;且已具备了自主开发低于继建成大型风电场。尽管如此,在技术上我国同荷兰丹麦、西班牙、德国等国家相比,仍存在较大差距。因此风力发电控制具有相当重要的研究意义根据发电机工作方式与控制方法,主要分为两类控制,即恒速恒频控制,简称陀氡渌俸闫悼刂癮虺芕在恒速恒频控制下,发电机转速不随风速的变化而改变,并能发出恒定频率泛的应用。但其缺点是显著的:风力发电机不能根据风速幅值变化而调节自身转大浪费;在风力机保持恒转速下,风力的脉动导致电机转子上的机械转矩脉动,为了保持恒定转速,必须存在一个脉动电磁转矩与之抵消,这便带来