兆瓦级永磁直驱无传感器风力发电系统仿真

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1、第28卷第6期计算机仿真2011年6月文章编号：1006—9348(2011)06—0308—04兆瓦级永磁直驱无传感器风力发电系统仿真浦清云，黄守道，黄科元(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：研究永磁发电机优化控制保障可靠性问题，永磁直驱风力发电系统中，测速码盘容易受到干扰易出故障。采用双向PWM变换器结构，根据永磁同步电机的数学模型，为了克服传统发电效率低的问题，提出了一种基于滑模观测器的无速度传感器策略，对兆瓦级永磁同步发电机的速度和相位进行观测，并对该发电系统机侧变换器采用转子磁链定向矢量变换控制技术，网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略，最后运用MATLAB

2、平台对上述模型进行仿真，结果表明控制策略能独立控制PMSG的有功和无功电流，具有良好性能，可为设计提供依据。关键词：风力发电；永磁同步发电机；滑模观测器；无速度传感器中图分类号：TM614文献标识码：ASimulationonMWLevelpermanentMagnetD，irectDriveSensorlessWindPowerSystemPUQing—yun，HUANGShou—dao，HUANGKe—yuan(CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，ChangshaHunan410082，China)A

3、BSTRACT：Intheapplicationsofpermanentmagnetdirectdrivewindpowersystem，thespeedencoderissuscepti—bletobedisturbed．Accordingtothemathematicalmodelofthepermanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)，aslidingmodeobserverbasedspeedsensorlessstrategyadoptedbidirectionalPWMconvenerwasproposed．Itob-seinedthespe

4、edandphaseoftheMWleveldirectdrivenpermanentmagnetsynchronouswindturbinegenerator，U-singrotorfluxorientedvectorcontroltechnologyongeneration—sideconvenerandvoltageandcurrentdoublyclosedloopscontrolstrategyonnetwork—sideconvener．Atlast，MATLAB／simulinkWasusedtosimulatethemodela—hove．Thesimulationresu

5、ltsshowthattheactiveandreactivecurrentsofPMSGCallbeindependentlycontrolledwiththegoodperformance．KEYWORDS：Windpowergeneration；Permanentmagnetsynchronousgenerator；Slidingmodeobserver；Speedsensorless1引言直驱永磁风力发电系统无需齿轮箱，克服了双馈风力发电系统需要齿轮箱升速带来的成本高，易出现故障，可靠性差，效率低，调速范围较小等缺点，且不需要电励磁装置，重量轻，效率高，可靠性好⋯，因此而成为研究的

6、热点。而传统直驱永磁风力发电控制系统通常需要采用电磁或光电传感器来获取所需的转子位置和转速信号。但实际系统中，传感器的安装、电缆连接和环境限制等问题，带来了系统成本增加、体积增大、可靠性降低、易受环境影响、降低系统的可靠性等缺陷口。J。本文介绍了一种双PWM变换器结构、基于收稿日期：2010—05—21修回日期：2010—05—26．--——308·--——滑模观测器的兆瓦级无速度传感器直驱永磁发电机组控制系统，详细分析了控制过程，并对系统进行了仿真，仿真结果说明该方法可行。2永磁同步电动机矢量控制永磁直驱型风力机的典型拓扑结构如图1所示，拓扑能很好地提高性能，通用性较强，双PWM变流器主

7、电路完全一致，控制方法灵活，具有四象限运行功能，可以实现对电机调速和输送到电网电能质量的优良控制。以下将分析永磁同步电动机数学模型¨’6J。根据永磁同步电动机控制理论，忽略参数变化、磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组等，基于旋转坐标系d，q的永磁同步电动机定子磁链方程为：图l双PWM永磁直驱型风力机拓扑结构[≥】=[：∽m】㈩其中：哆为转子磁链在定子上的耦合磁链；La、L。为永磁同步电动机的d，q轴电感，L、L为定子电流矢量