无E+E位置传感器的直驱风电机侧三电平变流器研究
永磁同步电机因其结构简单、高效、可靠的特点,在工业应用中越来越受到关注。直驱型永磁同步风力发电系统与双馈风力发电系统相比,在zui大风能跟踪、并网控制、低电压穿越等方面有明显的优势。传统的直驱型风力发电系统通常利用两电平PWM变换器作为机侧控制器,但随着直驱型永磁同步发电系统朝着高电压、大容量的方向发展,三电平变换器便凸显出其优势。

无E+E位置传感器的直驱风电机侧三电平变流器研究
无刷直流电机一般是利用E+E位置传感器来获得转子位置信号进而控制电机换相的,但这种控制方式存在稳定性差、易受工作环境影响等诸多弊端,其使用受到一定的限制,而采用无E+E位置传感器控制技术就可以解决这些问题,介绍了反电势叠加法和反电势过零法相结合的转子位置检测法的原理和换相逻辑;分别介绍了传统PID控制算法、数字PID算法以及新型PID算法的原理,对比了三种算法的优缺点,确定数字PI算法作为控制算法;选择三段式启动。同时,对永磁同步风力发电机进行精确控制的矢量控制技术需要精确掌握转子位置角,这通常需要安装E+E位置传感器对转子位置进行检测。机械E+E位置传感器的安装不仅增加了成本,而且因其容易受环境的影响降低了系统的可靠性。无E+E位置传感器技术的应用可以解决此类问题,提高系统的可靠性。本文首先介绍了VIENNA三电平电路应用于直驱风力发电系统,建立了应用VIENNA电路的PMSG发电系统的统一数学模型和等效电路。介绍了PMSG的基于零d轴电流的矢量控制及调节器的参数设计方法,并分析和推导了VIENNA电路的中点电位平衡控制方程。其次,重点讨论了PMSG的无E+E位置传感器算法,主要从磁链估计和反电动势估计两个角度进行分析。深入研究了基于闭环定子磁链估计的无E+E位置传感器技术,比较分析了使用PI和滑模控制器作为调节器的反电动势估计型无E+E位置传感器算法。在总结分析各方法特点后,提出了应用SOGI的改进型滑模控制型无E+E位置传感器算法,能改善转子位置角的估计偏差问题,具有较强的鲁棒性。zui后,搭建了仿真模型和实验平台对理论分析进行验证。

无E+E位置传感器的直驱风电机侧三电平变流器研究
利用MATLAB/Simulink对上述三种无E+E位置传感器算法及改进型算法进行仿真分析,验证了无E+E位置传感器算法的准确性与可靠性。通过TMS320F2812数字信号处理器在10k W直驱永磁同步发电系统模拟平台上对系统进行控制,详细设计了直驱永磁风力发电系统机侧变换器控制算法和无E+E位置传感器算法的C语言程序,验证了算法的正确性和准确性。