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無E+E位置傳感器的直驅風電機側三電平變流器研究
永磁同步電機因其結構簡單、高效、可靠的特點,在工業應用中越來越受到關注。直驅型永磁同步風力發電系統與雙饋風力發電系統相比,在zui大風能跟蹤、并網控制、低電壓穿越等方面有明顯的優勢。傳統的直驅型風力發電系統通常利用兩電平PWM變換器作為機側控制器,但隨著直驅型永磁同步發電系統朝著高電壓、大容量的方向發展,三電平變換器便凸顯出其優勢。

無E+E位置傳感器的直驅風電機側三電平變流器研究
無刷直流電機一般是利用E+E位置傳感器來獲得轉子位置信號進而控制電機換相的,但這種控制方式存在穩定性差、易受工作環境影響等諸多弊端,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就可以解決這些問題,介紹了反電勢疊加法和反電勢過零法相結合的轉子位置檢測法的原理和換相邏輯;分別介紹了傳統PID控制算法、數字PID算法以及新型PID算法的原理,對比了三種算法的優缺點,確定數字PI算法作為控制算法;選擇三段式啟動。同時,對永磁同步風力發電機進行精確控制的矢量控制技術需要精確掌握轉子位置角,這通常需要安裝E+E位置傳感器對轉子位置進行檢測。機械E+E位置傳感器的安裝不僅增加了成本,而且因其容易受環境的影響降低了系統的可靠性。無E+E位置傳感器技術的應用可以解決此類問題,提高系統的可靠性。本文首先介紹了VIENNA三電平電路應用于直驅風力發電系統,建立了應用VIENNA電路的PMSG發電系統的統一數學模型和等效電路。介紹了PMSG的基于零d軸電流的矢量控制及調節器的參數設計方法,并分析和推導了VIENNA電路的中點電位平衡控制方程。其次,重點討論了PMSG的無E+E位置傳感器算法,主要從磁鏈估計和反電動勢估計兩個角度進行分析。深入研究了基于閉環定子磁鏈估計的無E+E位置傳感器技術,比較分析了使用PI和滑模控制器作為調節器的反電動勢估計型無E+E位置傳感器算法。在總結分析各方法特點后,提出了應用SOGI的改進型滑模控制型無E+E位置傳感器算法,能改善轉子位置角的估計偏差問題,具有較強的魯棒性。zui后,搭建了仿真模型和實驗平臺對理論分析進行驗證。

無E+E位置傳感器的直驅風電機側三電平變流器研究
利用MATLAB/Simulink對上述三種無E+E位置傳感器算法及改進型算法進行仿真分析,驗證了無E+E位置傳感器算法的準確性與可靠性。通過TMS320F2812數字信號處理器在10k W直驅永磁同步發電系統模擬平臺上對系統進行控制,詳細設計了直驅永磁風力發電系統機側變換器控制算法和無E+E位置傳感器算法的C語言程序,驗證了算法的正確性和準確性。