【摘 要】
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风能作为可再生能源的重要类别,其开发和利用已成为世界各国能源发展战略的优先选择。随着风力发电技术的不断进步,作为其关键技术的变桨距技术也迅速发展,尤其是电动变桨距驱动
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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风能作为可再生能源的重要类别,其开发和利用已成为世界各国能源发展战略的优先选择。随着风力发电技术的不断进步,作为其关键技术的变桨距技术也迅速发展,尤其是电动变桨距驱动技术。
针对电动变桨距驱动系统中的执行机构串励直流电动机,其电枢电流与电磁转矩成非线性关系,常规PI控制无法获得理想的控制效果,因此本文以解决其非线性为目的,对其控制算法进行了深入的理论研究和仿真分析。
本文从分析工作原理及其运行特性入手,建立了串励直流电动机的精确数学模型,并以此为基础,依次进行了常规PI算法和反馈线性化控制器的设计研究:
首先,本文进行了常规PI算法控制器的设计研究。建立了电流环、速度环双闭环PI调速系统,并按照工程设计方法进行控制器参数设计;当控制器参数与对象匹配时,系统可以取得良好的控制效果。
然后,本文进行了反馈线性化控制器的设计研究。通过选取适当的状态变换,将串励直流电动机的模型线性化,并依此设计了反馈线性化控制器,实现了串励直流电动机的线性化控制。
利用Matlab软件,在Simulink环境中分别对串励直流电动机的常规PI控制系统和反馈线性化控制系统进行了仿真,并对这两种算法的仿真结果进行了比较、分析。结果表明,反馈线性化控制器有较好的控制性能。
最后,对基于串励直流电动机的电动变桨距驱动系统的软硬件方面进行了研究,提出了一种低成本的、基于DSP数字控制系统的驱动方案,并在电动变桨距半物理实验平台上对控制方案进行了实验。结果充分验证了反馈线性化方法较常规PI控制方法,可以实现对串励直流电动机更好的动态控制。
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