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目前,大功率直驱型风力发电系统具有非常好的应用前景。多相电机系统由于其可实现低压大容量,减小电机转矩脉动,提高系统可靠性,改善系统性能等诸多优点,特别适合于目前对风力发电系统高效率、大容量、高可靠性的要求,采用六相永磁同步发电机(PMSG)结合双变流器并联技术可以提高直驱式风电系统(WECS)的机组容量和可靠性。本文以国家“十一五”科技支撑项目为依托,针对六相永磁直驱风力发电机矢量控制技术展开研究,本文工作重点可以总结如下:
1、建立六相永磁同步风力发电机的数学模型,分析了六相与三相PMSG数学模型的特点。根据理论分析的模型方程,建立了永磁同步风力发电机的通用仿真模型,为后面研究永磁同步风力发电机的矢量控制策略和无速度传感器方法奠定了基础。
2、对永磁同步风力发电机的常规矢量控制技术进行了细致研究,分析和总结了常规矢量控制策略的特点,通过仿真对比分析了id=0控制和最大转矩电流比控制这两种矢量控制策略特点。
3、针对直驱系统中永磁同步风力发电机的特定运行工况,采用一种锁相环加模型参考自适应方法的无速度传感器控制方法,该方法实现简单,辨识准确。并利用Matlab/Simulink,对该控制方法进行了详细的仿真分析。该方法的使用,实现了直驱系统需无速度传感器控制的关键技术要求。针对矢量控制和无速度传感器控制方法需要准确已知永磁同步风力发电机参数的要求,探讨了一种适合于工程应用中的基于无速度传感器矢量控制方法的直接参数辨识方法,文中并给出了详细的理论分析及仿真结果。
4、基于以上理论与仿真分析,本文对永磁同步风力发电机矢量控制策略进行了实验研究,设计了相应的控制系统的硬件电路和软件。实验验证了本文所采用的矢量控制策略和无速度传感器的控制方法的可行性和正确性,从而为后续针对实际风场的试运行奠定实验基础。