1、永磁同步直驅型全功率風機變流器及其控制近年來, 風力發電技術取得了顯著的進步 , 并逐漸成為新能源應用技術中的 一個重要分支。本文以安徽省“十五”科技攻關項目和國家“十一五”科技支撐 項目為依托 , 對風力發電應用技術中的永磁同步直驅型全功率風機變流器及其控 制技術進行研究。在永磁同步風力發電機的數學模型、 永磁同步風力發電機模擬器、 永磁同步 風力發電機的控制策略及其控制性能、永磁同步風力發電機無速度傳感器控制、 永磁同步風力發電機參數辨識、 永磁同步直驅系統實驗室模擬、 直驅系統用全功 率風機變流器的控制時序及全功率風機變流器的網側、 機側變流器的協調控制等 方面進行了深入研究 , 并獲得

2、了一些具有創新意義的科研成果。本文主要研究內 容及創新點可概括如下 :1 、針對直驅系統采用的永磁同步風力發電機的電氣結構 和論文研究關注的重點 , 建立了三相和六相永磁同步風力發電機的數學模型 ,并 重點分析了各自的特點。根據理論分析的模型方程 ,利用 Matlab/Simulink 建立了永磁同步風力發電 機的通用仿真模型 ,并采用具體電機參數 , 給出了相關的仿真結果 , 三種模型的建 立為后續針對永磁同步風力發電機控制策略和無速度傳感器控制方法的研究建 立了理論和仿真平臺。 2、提出了一種兆瓦級永磁同步風力發電機模擬器 : 根據兆 瓦級永磁同步風力發電機的數學模型 , 可獲取不同轉速狀

3、態下的發電機定子電壓 和定子電流方程，通過控制三相電壓型PWh變流器來近似模擬發電機的這種定子 輸出電壓和電流特性 , 可達到驗證全功率風機變流器帶載特性和帶載能力的目的 文中詳細給出了發電機模擬器的控制系統設計并仿真驗證了所提方案的可行性。3、對永磁同步風力發電機的常規矢量控制策略進行了詳細的研究: 分析了在 實際工程應用的永磁同步直驅系統中 , 單純采用常規的永磁同步發電機矢量控制 方法的不足 , 結合實際的兆瓦級永磁同步風力發電機參數 , 文中提出了一種永磁 同步風力發電機的復合矢量控制策略。 此策略的提出使得當直驅系統中的永磁同 步發電機運行在不同的工況時 , 對其控制可實現不同矢量控

4、制策略的切換運行 , 從而提高整個系統的運行穩定性和提高發電機的發電效率。4、對永磁同步風力發電機的無速度傳感器控制方法進行了研究 : 針對直驅系 統中永磁同步風力發電機的特定運行工況 , 提出了一種鎖相環加模型參考自適應 方法的無速度傳感器控制方法 , 該方法實現簡單 , 辨識準確。文中給出了該控制方 法的子系統設計和詳細的仿真分析。此方法的提出 , 實現了直驅系統需無速度傳感器控制的關鍵技術要求。 5、對 兆瓦級永磁同步風力發電機的參數進行辨識 : 針對矢量控制和無速度傳感器控制 方法需要準確已知永磁同步風力發電機參數的要求 , 文中對典型的最小二乘參數 辨識方法進行了理論分析和仿真研究

5、, 并指出此方法雖然能準確辨識參數 , 但計 算量稍顯復雜 , 不利于工程實際應用。針對其不足 , 提出了一種適宜于工程應用中的基于無速度傳感器矢量控制方 法的直接參數辨識方法 , 文中并給出了詳細的理論分析及仿真結果。 6、對永磁同 步直驅系統的拖帶系統實驗室模擬方案進行了探討 : 根據不同的設計要求和實驗 目的 , 構建了不同功率等級下的三種永磁同步風力發電機的模擬拖帶方案并進行 了詳細的實驗研究。以此三種模擬拖帶系統為平臺 , 文中分別構建了不同功率等級的全功率風機 變流器,并以此為平臺 ,實驗驗證了文中所提的復合矢量控制策略和無速度傳感器的控制方法的可行性和正確性 , 從而為后續針對實際風場的試運行奠定實驗基 礎。 7、對兆瓦級永磁同步直驅系統用全功率風機變流器的協同控制策略及控制 時序進行了研究 : 針對全功率風機變流器的硬件特性和實際風場需實現低電壓穿 越的控制要求 , 對全功率風機變流器的網側、機側及直