基于改進(jìn)型滑模觀測(cè)器的直驅(qū)永磁風(fēng)電運(yùn)行控制研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化的日益加劇，發(fā)展可再生新能源已經(jīng)成為世界各國的共識(shí)。其中，風(fēng)能以清潔無污染、資源豐富、技術(shù)應(yīng)用成熟以及市場(chǎng)前景廣闊等優(yōu)點(diǎn)在新能源中脫穎而出。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能的最主要利用方式，目前已受到人們的廣泛關(guān)注。
　　 直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組以無需外部勵(lì)磁、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、維護(hù)成本低、利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，成為了當(dāng)前兆瓦級(jí)風(fēng)電系統(tǒng)的主流機(jī)型。為實(shí)現(xiàn)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高性能控制，轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息是極其關(guān)鍵的，常用

2、途徑是通過安裝機(jī)械傳感器來獲取所需信息，但機(jī)械傳感器的引入將造成系統(tǒng)成本增加、發(fā)電機(jī)體積增大、易受外部環(huán)境干擾、系統(tǒng)可靠性降低等一系列不良影響。為此，研究無傳感器控制理論在直驅(qū)永磁風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用就顯得尤為必要，這種方法結(jié)合矢量控制就被稱為無傳感器矢量控制技術(shù)。本文圍繞這一工作展開研究，提出了一種基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估算算法，并在傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器上作了相應(yīng)地改進(jìn)，并通過仿真和模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主要理論研究成果的正確性和可行性。

3、r>　　 首先，對(duì)全球風(fēng)電發(fā)展的背景及意義進(jìn)行了論述，對(duì)當(dāng)前無速度傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和闡述。從風(fēng)能的特點(diǎn)出發(fā)，建立了風(fēng)能的數(shù)學(xué)模型，接著根據(jù)風(fēng)能最大捕獲原理和風(fēng)力機(jī)的機(jī)械特性，建立了風(fēng)力機(jī)的仿真模型，仿真結(jié)果證明了該模型具有良好的運(yùn)行特性。
　　 其次，根據(jù)雙PWM直驅(qū)型永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，利用空間矢量法建立了直驅(qū)型永磁同步風(fēng)電機(jī)組的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型。機(jī)側(cè)控制器采用零d軸電流轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)PMSG的

4、控制;網(wǎng)側(cè)控制器采用的是基于電網(wǎng)電壓定向矢量控制，實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制。分別建立機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)矢量控制仿真模型，仿真結(jié)果證明了所選控制策略的有效性。
　　 另外，有針對(duì)性地分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制理論，為滑模觀測(cè)器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。然后根據(jù)PMSG在兩相靜止αβ軸系下的數(shù)學(xué)模型，對(duì)基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算方法進(jìn)行了分析推導(dǎo)。針對(duì)傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器中抖動(dòng)問題突出、估測(cè)精度不高等現(xiàn)象，本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型滑模觀測(cè)器:利

5、用飽和函數(shù)替換不連續(xù)的開關(guān)函數(shù)，以削弱無速度傳感器中因滑模辨識(shí)的感應(yīng)電勢(shì)造成的高頻抖動(dòng);另外，針對(duì)傳統(tǒng)方法選用低通濾波器提取連續(xù)信號(hào)造成相位延遲的問題，本文構(gòu)建出反電勢(shì)觀測(cè)器取代低通濾波器直接提取反電勢(shì)信號(hào)，省略了相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)，改善了估測(cè)精度。最終根據(jù)所作的理論分析和公式推導(dǎo)，建立了基于改進(jìn)型滑模觀測(cè)器的直驅(qū)型永磁風(fēng)電矢量控制系統(tǒng)，并在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果證明了改進(jìn)型滑模觀測(cè)器具備良好的動(dòng)、靜態(tài)性