直驅風力發(fā)電變流系統(tǒng)的直接轉矩控制研究.pdf

1、在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴重的今天，作為可再生綠色能源的風能的開發(fā)利用具有十分重要的意義。在大功率特別是MW級風力發(fā)電系統(tǒng)中，永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)相對傳統(tǒng)的雙饋風能系統(tǒng)省略了雙饋電機中的滑環(huán)和碳刷，不需要進行轉子勵磁，且省去傳動齒輪箱，從而具有低速性能好、維護控制簡單、發(fā)電效率高、系統(tǒng)可靠性好等優(yōu)勢。隨著風力發(fā)電機組容量的不斷增大，提高機組運行效率、最大程度地利用風能、尋求良好的控制方法已經成為風力發(fā)電技術研究的重要內容。
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2、文以永磁直驅風力發(fā)電變流系統(tǒng)的運行與控制為主題，研究其直接轉矩控制方法，進行了從理論到仿真實踐的全面深入研究。
　　文章首先介紹了永磁直驅式風力發(fā)電變流系統(tǒng)和PWM整流器的工作原理，詳細推導了永磁同步發(fā)電機在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和兩相同步旋轉坐標系中的數(shù)學模型，為后續(xù)的研究奠定了基礎。緊接著敘述了直接轉矩控制的基本原理，并將直接轉矩控制技術應用到永磁同步風力發(fā)電機的控制上，深入分析了直接轉矩控制理論用于發(fā)電機控制的原理，

3、給出了永磁電機在直接轉矩定子磁場定向下的電壓、磁鏈和轉矩表達式，解決了開關電壓矢量表的構造和基于不同控制目標下的轉矩和磁鏈給定等問題。給出了直接轉矩控制的直驅風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案，搭建了系統(tǒng)的控制框圖，詳細的說明了直接轉矩控制下的工作過程，指出了運用直接轉矩控制的優(yōu)點是省去了復雜的坐標變換，計算繁瑣等問題，且轉矩、轉速響應更快，能更快的實現(xiàn)最大風能捕獲。針對傳統(tǒng)的直接轉矩控制存在的不足，提出了相應的改進措施。為了使輸出的電能質量得到改善

4、，本文將模糊控制思想引入到直接轉矩控制當中。將定子磁鏈和轉矩的偏差值，以及定子磁鏈角作為輸入變量，以變流器的開關狀態(tài)作為輸出變量，設計了一套模糊控制器代替了傳統(tǒng)直接轉矩控制中的轉矩和磁鏈滯環(huán)比較器。利用Matlab/Simulink2009仿真軟件，根據(jù)本文推導的數(shù)學模型分別建立了仿真所需要的風力機模型、空間矢量調制模型、磁鏈和磁通角計算模型、磁鏈調節(jié)器和轉矩調節(jié)器模型等，對矢量控制、直接轉矩控制和模糊直接轉矩控制進行了仿真。實驗結果驗