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無E+E位置傳感器的直驅(qū)風(fēng)電機(jī)側(cè)三電平變流器研究
永磁同步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效、可靠的特點(diǎn),在工業(yè)應(yīng)用中越來越受到關(guān)注。直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比,在zui大風(fēng)能跟蹤、并網(wǎng)控制、低電壓穿越等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常利用兩電平PWM變換器作為機(jī)側(cè)控制器,但隨著直驅(qū)型永磁同步發(fā)電系統(tǒng)朝著高電壓、大容量的方向發(fā)展,三電平變換器便凸顯出其優(yōu)勢(shì)。

無E+E位置傳感器的直驅(qū)風(fēng)電機(jī)側(cè)三電平變流器研究
無刷直流電機(jī)一般是利用E+E位置傳感器來獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)而控制電機(jī)換相的,但這種控制方式存在穩(wěn)定性差、易受工作環(huán)境影響等諸多弊端,其使用受到一定的限制,而采用無E+E位置傳感器控制技術(shù)就可以解決這些問題,介紹了反電勢(shì)疊加法和反電勢(shì)過零法相結(jié)合的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)法的原理和換相邏輯;分別介紹了傳統(tǒng)PID控制算法、數(shù)字PID算法以及新型PID算法的原理,對(duì)比了三種算法的優(yōu)缺點(diǎn),確定數(shù)字PI算法作為控制算法;選擇三段式啟動(dòng)。同時(shí),對(duì)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行精確控制的矢量控制技術(shù)需要精確掌握轉(zhuǎn)子位置角,這通常需要安裝E+E位置傳感器對(duì)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)。機(jī)械E+E位置傳感器的安裝不僅增加了成本,而且因其容易受環(huán)境的影響降低了系統(tǒng)的可靠性。無E+E位置傳感器技術(shù)的應(yīng)用可以解決此類問題,提高系統(tǒng)的可靠性。本文首先介紹了VIENNA三電平電路應(yīng)用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),建立了應(yīng)用VIENNA電路的PMSG發(fā)電系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型和等效電路。介紹了PMSG的基于零d軸電流的矢量控制及調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法,并分析和推導(dǎo)了VIENNA電路的中點(diǎn)電位平衡控制方程。其次,重點(diǎn)討論了PMSG的無E+E位置傳感器算法,主要從磁鏈估計(jì)和反電動(dòng)勢(shì)估計(jì)兩個(gè)角度進(jìn)行分析。深入研究了基于閉環(huán)定子磁鏈估計(jì)的無E+E位置傳感器技術(shù),比較分析了使用PI和滑模控制器作為調(diào)節(jié)器的反電動(dòng)勢(shì)估計(jì)型無E+E位置傳感器算法。在總結(jié)分析各方法特點(diǎn)后,提出了應(yīng)用SOGI的改進(jìn)型滑模控制型無E+E位置傳感器算法,能改善轉(zhuǎn)子位置角的估計(jì)偏差問題,具有較強(qiáng)的魯棒性。zui后,搭建了仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)理論分析進(jìn)行驗(yàn)證。

無E+E位置傳感器的直驅(qū)風(fēng)電機(jī)側(cè)三電平變流器研究
利用MATLAB/Simulink對(duì)上述三種無E+E位置傳感器算法及改進(jìn)型算法進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了無E+E位置傳感器算法的準(zhǔn)確性與可靠性。通過TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器在10k W直驅(qū)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)模擬平臺(tái)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,詳細(xì)設(shè)計(jì)了直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變換器控制算法和無E+E位置傳感器算法的C語言程序,驗(yàn)證了算法的正確性和準(zhǔn)確性。