基于磁场定向的永磁同步发电机功率控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.comV01．23No．2第23卷第2期电力科学与技术学报2008年6月JOURNALOFELECTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLOGYJun．2008基于磁场定向的永磁同步发电机功率控制黄科元，余峰，黄守道，孙延昭(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙4100082)摘要：在介绍永磁同步发电机(PMSG)数学模型和矢量控制理论的基础上，将传统的永磁同步电动机的矢量控制方法运用到发电机中来．在大功率永磁直驱风力发电变流器研究过程中采用该方法进行了实验研究，通过仿真实验验证了该方案

2、的可行性．关键词：永磁同步发电机；转子磁场定向；功率控制；风力发电中图分类号：TM313文献标识码：A文章编号：1673—9140(2008)02-0009-04PowercontrolsystemforPMSGbasedonmagneticfieldorientedHUANGKe—yuan，SHEFeng，HUANGShou-dao，SUNYan—zhao(ColegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Ba

3、sedonthemodelofpermanentmagnetsynchronousgeneratorsandthetheoryofvectorcon—trol，thevectorcontrolstrategy，whichistraditionallyusedforcontrolingofpermanentmagnetsynchro—nousmotor，isutilisedforcontrolingofPMSG．Experimentinhighpowerpermanentmagnetdirect—drivewindpowerconverter

4、verifiedthefeasibilityoftheproposedscheme．Keywords：permanentmagnetsynchronousgenerators；rotorfieldorientation；powercontrol；windpower永磁同步电机(PMSM)作为一种新型的电机，由控制的线性特性，控制效率也很高，调节器的设计比于没有电刷和换相器，因而提高了运行可靠性．而且较容易实现，速度的调节范围较宽，具有良好的起制它还具有结构简单、体积小、损耗小、效率高等优点．动陛能．本文研究了永磁同步发电机的矢量控制模但是，

5、要充分发挥永磁同步电机这些优点，就必须寻型，在风力发电系统研究的背景下，对永磁同步发电求合适的控制方式．目前，大多数已研究的永磁同步机功率控制进行了相关研究，用MATLAB／SIMULINK电机矢量控制方法，主要是应用在永磁同步电动机软件对系统进行了建模与仿真，并用专用电机控制芯中，对永磁同步发电机研究较少．矢量控制具有转矩片TMS320F2808实现了其矢量控制方法．收稿日期：2008-05-28基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(754202004)作者简介：黄科元(1974一)，男，博士，副教授，主要从事电力电子与电机控制

6、研究通讯作者：黄守道，男，教授，博士生导师；E—mail：shoudaohuang@tom．eom维普资讯http://www.cqvip.com10电力科学与技术学报2008年6月为了满足变速恒频风力发电系统的要求，发电1永磁同步发电机的数学模型机转速必须快速响应风速的变化，实现风能利用中为建立正弦波永磁同步发电机的由轴数学模最大功率点的跟踪J，这就要求永磁同步发电机型⋯，首先假设：输出功率的同时，还要具备良好的机械特性，因此，1)忽略铁心的饱和；不论是凸极还是隐极发电机，i=0控制下的永磁同2)不计发电机中的涡流和磁滞损耗；步发电机能够

7、很好地满足风力发电系统对转速控制3)发电机的电流为对称的三相正弦波电流；性能的要求，在这种控制方式下，式(3)可以转化为4)转子上无阻尼绕组．=1．5POii．(5)由此可以得到如下简化的电压、磁链、电磁转矩因为对于永磁同步发电机来说，，是一个不变和机械运动方程(式中各量为瞬态值)．的值，所以从电磁转矩公式可以看出，电磁转矩电压方程：与定子电流的g轴分量i成线性关系，在i=0的Ud=。一毗∞q一—Rid；前提下，只要保持定子电流与d轴垂直，就可以象直流电机那样，通过控制交轴电流分量i来控制转警+o-,0一Ri．(1)矩，输出的电磁转矩可以快

8、速地响应给定的i电流，使永磁同步发电机具有了与直流电机同样优良磁链方程：=一L,tid+r；的机械特性和控制性能，这实现永磁同步发电机的=一Zqi．(2)控制参数解耦和转矩的线性