永磁同步发电机无位置传感器矢量控制系统的研究

本文介绍了风力发电的现状和发展趋势。在掌握变速恒频风力发电基本原理的基础上,重点介绍了永磁同步发电机直驱式风力发电技术,比较了主动整流方式和被动整流方式,确定了永磁同步发电机直驱式风力发电主动整流方式追踪最大风能的方案。 建立了不同坐标系下永磁同步发电机的数学模型。对发电机结构、特性及内部电磁关系等进行了详细的分析和推导。介绍了PWM变流器结构及工作原理。对永磁同步发电机的控制方法进行了深入的研究和比较。 研究了永磁同步发电机矢量控制的方法。分析了无位置传感器控制技术的现状,在比较各种方法之后,采用了基于磁链观测器的位置估算方法。通过改进型积分器对定子电压进行积分得到定子磁链,可以达到比低通滤波器更优的性能,同时消除纯积分器带来的初值不准确、直流偏移和误差积累对定子磁链估计的影响。 本文对永磁同步发电机无位置传感器矢量控制系统进行了仿真。构建了仿真模型,模拟了控制算法。对矢量控制和无位置传感器方法进行了分析验证。 搭建了直流电动机联交流同步电机的实验平台。模拟了发电机的运行状态,基于DSP进行了系统的硬件和软件设计。所设计并搭建的实验平台能够实现同步发电机主动整流的基本功能。实验结果表明本文所采用的基于磁链观测器的无位置传感器技术和矢量控制策略是确实可行的。