直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)機側(cè)控制策略的研究

摘要：以直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，選用背靠背雙PWM的拓撲結(jié)構(gòu)，針對永磁同步風力發(fā)電機機側(cè)的控制策略進行分析。在建立永磁同步風力發(fā)電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，基于isd=0的轉(zhuǎn)子磁場定向控制，設(shè)計了電流內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙閉環(huán)控制器，并對控制原理在Matlab／Si mulink上進行仿真實驗，驗證了該控制策略的正確性。
關(guān)鍵詞：直驅(qū)風力發(fā)電；PWM變流器；矢量控制；仿真分析

永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與風力機直接耦合，省去了齒輪箱，改善了機組的性能，提高了穩(wěn)定性。永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)不需要電勵磁，提高了機組的發(fā)電效率。本文以直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，選取背靠背雙PWM的拓撲結(jié)構(gòu)。風力機定槳距下，風速不變時，輸出功率隨著轉(zhuǎn)速變化，要跟蹤最大輸功率Pmax必須根據(jù)風速實時凋節(jié)轉(zhuǎn)速ω以保持葉尖速比為λopt。因此最大風能捕獲過程可理解成是轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程，即轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)性能決定最大風能捕獲的效果，因此本文在建立永磁同步風力發(fā)電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，基于isd=0的轉(zhuǎn)子磁場定向控制，機側(cè)選取電流內(nèi)環(huán)、轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，實現(xiàn)電機的解耦，進而實現(xiàn)最大風能捕獲。最后，根據(jù)控制原理，在Matlab／Simul ink中搭建了永磁風力發(fā)電系統(tǒng)機側(cè)的仿真模型，并對其進行了仿真分析，仿真結(jié)果驗證該控制策略的正確性，能達到預(yù)期的控制目1 永磁同步風電機的數(shù)學模型機側(cè)主電路的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，為簡化分析，作如下假設(shè)：永磁材料電導率為零，忽略漏感的影響，不考慮磁飽和的現(xiàn)象，定子各相電樞繞組電阻值、電感值相等，氣隙分布均勻，轉(zhuǎn)子磁鏈在氣隙中正弦分布。由此得到其等效電路，根據(jù)等效電路通過坐標變換得到PMSG在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。