直驱型九相定子永磁风力发电机控制系统研究

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为了解决日益严重的环境污染问题,应对能源危机,必须寻找到化石能源的替代品,开发新能源发电技术。在人类开发的各种新能源中,风能因其丰富的蕴藏量和清洁无污染的特点而具有广阔的开发前景。安全高效的风力发电系统是亟待解决的难题。  本文以一种结构新颖的九相定子永磁风力发电机为研究对象,围绕这种新型风力发电机进行深入研究,内容涉及九相定子永磁发电机工作原理分析和建模、九相定子永磁发电机PWM矢量控制策略研究、最大风能跟踪策略研究等。为验证所提出的控制方案的正确性和有效性,基于Matlab/Simulink搭建了完整的直驱型九相定子永磁风力发电系统仿真模型,对仿真结果进行了深入的分析。在仿真分析的基础上,构建了直驱型九相定子永磁风力发电机的实验测试平台和控制系统,进一步验证了系统的工作原理和控制策略。  主要研究工作包括以下几个方面:  1、对国内外风力发电的研究现状和发展趋势进行了综述,在此基础上提出了一种新型的直驱型九相永磁风力发电系统,概述了该系统的特点。  2、介绍了定子永磁型电机的分类,并以九相磁通切换电机作为研究对象,阐述了它的基本结构,分析其电磁特性,建立数学模型。根据其数学模型和有限元仿真的数据在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,并对各个模块进行了详细阐述。  3、分析了九相定子永磁发电机的几种PWM矢量控制方法,在对比分析的基础上,提出了一种基于三三相空间矢量解耦SVPWM的矢量控制,这种方法不仅可有效地抑制系统中出现的各次谐波,而且算法更为简单。  4、分析了几类常用的最大功率跟踪(MPPT)控制策略的优缺点。在此基础上提出一种电流反馈MPPT控制策略,通过仿真和实验研究验证了该控制策略的正确性和有效性。针对额定风速以上的情况提出了应用于直驱型九相定子永磁风力发电系统中的变桨距控制策略,对该控制策略进行了仿真验证。  5、建立了以dSPACE DS1005为控制器核心,以IGBT为主电路的控制平台,通过实验研究验证了本文提出的直驱型九相定子永磁风力发电机的控制策略的可行性。
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