PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。     

基于人工神经网络的永磁电机无传感器控制与实现

无传感器控制可以降低永磁电机的成本,并且提高系统的可靠性。永磁电机的电感等参数受运行工况影响会发生变化,因而准确识别电机参数对提高电机的控制精度具有积极意义。基于永磁电机的电感模型,采用人工神经网络对电机电感进行参数辨识,再通过滑模观测器对转子角度进行观测,实现永磁电机无位置传感器的矢量控制。利用TI公司的TMS320F28379d DSP作为控制芯片,搭建了电机控制电路,对所提控制策略进行了验证。结果表明,该控制策略能实时准确地辨识电机参数,提高控制精度,改善控制性能。     

基于无速度传感器矢量控制的电机工程参数辨识

风力发电系统中发电机控制是比较重要的环节,各种风力发电机的控制算法在一定程度上依赖于准确的电机参数。首先分析了永磁同步发电机的数学模型及其控制策略,在分析一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的PMSG无速度传感器矢量控制方法的基础上,提出一种具有较强工程应用价值的永磁同步发电机的参数辨识方法。最后给出了各参数辨识的仿真模型和仿真结果。仿真研究结果验证了该控制方法的正确性和可行性。     

基于仿射投影算法的内置式永磁同步电机控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的控制精度,需要对电机参数进行在线辨识。以永磁同步电机矢量控制为控制策略,利用模型参考自适应法对电机转子的位置和转速进行估计,提出了一种基于仿射投影算法的多参数辨识。通过仿射投影算法设置两个不同的采样时间分别辨识交直轴电感和定子电阻、永磁体磁链,将辨识的参数更新到基于模型参考自适应的矢量控制中,并搭建了实验平台。结果表明,该方法能够进行多参数在线辨识,参数值迅速收敛到真实值附近,模型参考自适应法采用辨识的参数值大大降低了转速估计误差。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的 AC-DC-AC 变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive System, MRAS）的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

Power maximization control of variable‐speed wind generation system using permanent magnet synchronous generator

This paper proposes sensorless output power maximization control of a wind generation system. A permanent magnet synchronous generator (PMSG) is used as a variable speed generator in the proposed system. The generator torque is suitably controlled according to the generator speed and thus the power from a wind turbine settles down on the maximum power point by the proposed MPPT control method, where the information on wind velocity is not required. Moreover, the maximum available generated power is obtained by the optimum current vector control. The current vector of PMSG is optimally controlled according to the generator speed and the required torque in order to minimize the losses of PMSG considering the voltage and current constraints. The proposed wind power generation system can be achieved without mechanical sensors such as wind velocity detector and a position sensor. Several experimental results show the effectiveness of the proposed control method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(2): 11–19, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20043     

兆瓦级永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法研究

针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统应用,提出一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法.该方法采用软件锁相环模型锁相定子电压,并以此为基础,根据模型参考自适应原理,建立转子位置定向调节器,实现矢量控制坐标系的准确定向.应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现较简单、系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制算法的正确性和可行性.     

永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。     

永磁直驱风电系统发电机侧变流器的并联控制

针对永磁直驱风力发电系统中发电机多极对数、低速运行特性,提出易于实现、鲁棒性能好的滑模转子位置观测器,准确估计电机转子位置。在无位置传感器运行条件下,发电机转矩、磁链响应仍然保持良好的稳、动态性能;解决了安装光电编码器带来的可靠性和受干扰反馈错误位置信息等问题,提高了系统的可靠性。大功率直驱风力发电系统相对于双馈系统需要全功率变流器。目前,在MW级系统中电能变流器拓扑结构通常采用背靠背PWM变流器并联,用相同PWM脉冲触发和载波移相等两种控制方式。对两种方法的控制效果进行了实验验证,实验结果表明了机侧变流器的无位置传感器载波移相并联技术提高了系统的鲁棒性、可靠性,降低了噪声,能使系统发出优质电力。     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路，当风速变化时，双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动，这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点，提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性，该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性，有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

直驱式风力发电机无位置传感器矢量控制

为满足低压大功率输出的要求,直驱式风力发电系统采用双三相永磁同步发电机和变流器并联技术相结合的拓扑结构.针对位置传感器故障率高、易受干扰等问题,在风力发电机功率控制的基础上提出一种双三相永磁同步发电机无位置传感器矢量控制算法.根据矢量空间解耦原理建立双三相永磁同步发电机的数学模型.利用模型参考自适应系统估计发电机转速,依据波波夫超稳定理论推导出自适应律,分析发电机参数变化对速度估计的影响.通过对电机定子直流励磁获得转子初始位置.仿真和实验结果表明该算法能实现风力发电机可靠起动,有很好的速度跟踪性能和稳态精确度,使发电机能在额定风速下最大限度获取风能,并能稳定运行于恒速和恒功率区域,且对发电机参数变化不敏感,算法计算量小.     

直驱六相风力发电系统无速度传感器研究

采用六相永磁同步发电机(PMSG)结合双变频器并联方案以提高直驱式风电系统(WECS)的机组容量和可靠性.为消除系统因测速码盘带来的故障,采用无速度传感器矢量控制方案.给出基于模型参考自适应系统的永磁电机转速和转子位置估计方法,提出一种将最优叶尖速法与爬山法相结合的风力发电最佳风能捕获方法.采用六相电机矢量控制策略,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行仿真并在此基础上,设计了一套风电变流器控制系统,实验结果表明,该变流器控制系统具有良好的动、静态控制特性,为整个风电控制系统提供了基础.     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比，直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation，PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路，根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统，实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。