直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究作者：赵梅花，阮毅，杨勇，叶斌英，ZHAOMei-hua，RUANYi，YANGYong，YEBin-ying作者单位：赵梅花,ZHAOMei-hua(上海大学机电工程与自动化学院,上海,200072;洛阳理工学院,河南,洛阳,471023)，阮毅,杨勇,叶斌英,RUANYi,YANGYong,YEBin-ying(上海大学机电工程与自动化学院,上海,200072)刊名：电力系统保护与控制英文刊名：POWERSYSTEMPROTECTIONANDCONTROL年，卷(期)：2010，38(12)被引用次数：0次参考文献(9条)1.TapiaJA.LeonardiF.LipoTAConsequent-polepermanentmagnetmachinewithfieldweakeningcapability2003(1)2.ZHANGHong-jie.TANGRen-yuanTheoryanddesignofhybridexcitationpermanentmagnetsynchronousgenerators20013.黄苏融.张琪.谢国栋多重电枢混合励磁直驱式风力发电系统20074.LIShu-hui.HaskewTACharacteristicstudyofVector-controlleddirectdrivenpermanentmagnetsynchronousgeneratorinwindpowergeneration20085.SrighakollapuN.SensarmaPSSensorlessmaximumpowerpointtrackingcontrolinwindenergygenerationusingpermanentmagnetsynchronousgenerator6.EsmailiR.XuL.NicholsDKAnewcontrolmethodofpermanentmagnetgeneratorformaximumpowertrackinginwindturbineapplication20057.CHENYi-guang.WANGZhi-qiangAcontrolstrategyofdirectdrivenpermanentmagnetsynchronousgeneratorformaximumpowerpointtrackinginwindturbineapplication20088.李晶.王伟胜.宋家骅变速恒频风力发电机组建模与仿真2003(9)9.苑国锋.柴建云.李永东变速恒频风力发电机组励磁变频器的研究2005(8)相似文献(10条)1.会议论文徐轶昊.刘闯一种适用于风电系统的新型混合励磁同步电机的结构分析与特性研究2009本文提出了一种新型切向/径向磁路并联的混合励磁同步电机，介绍了该电机的结构特点和基本工作原理。通过有限元分析法及电磁仿真，获得了该电机的磁场分布图及相关特性，包括空载特性，外特性，调节特性等。仿真结果不仅验证了该电机设计的合理性，并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向，方便地实现了电机内气隙磁场的完全调节与控制，有效解决了传统永磁电机气隙磁场调节难以调节以及普通电励磁电机效率相对较低的问题，因而在风力发电等对发电机有较高要求的系统中将拥有广阔的应用价值和市场前景。2.期刊论文刘万振.李岩.安忠良.唐任远.LiuWanzhen.LiYan.AnZhongliang.TangRenyuan混合励磁风力发电机的三维磁场分析及磁路等效-电气技术2010(1)为了确定混合励磁风力发电机的稳压调节范围,本文应用三维有限元方法对文中所采用结构混合励磁发电机磁场分布进行了分析,根据分析结果对原有磁路等效模型进行了改进,并通过样机试验验证了改进后磁路模型的正确性.研究得出:当无电励磁作用时,永磁体磁路可完全独立考虑,可忽略铁磁极的分流作用.但当加入电励磁进行磁场调节时,永磁体对电励磁磁路的分流作用则不能忽略,其影响发电机的最大稳压调节范围.3.期刊论文刘细平.林鹤云.杨成峰.LIUXi-ping.LINHe-yun.YANGCheng-feng新型双定子混合励磁风力发电机三维有限元分析及实验研究-中国电机工程学报2008,28(20)提出一种新型双定子混合励磁风力发电机,分析电机的结构特点及工作原理,计算电机的空载磁场分布、静态特性及空载特性,并对样机进行实验研究.基于三维有限元方法,采用ANSYS软件计算了电机的空载磁场分布,得到了空载内外定子电枢绕组磁链、内外定子电动势及合成电动势;根据磁链法分别计算了电枢绕组和励磁绕组电感等参数;分析了电机额定转速400r/min时的空载特性.理论分析与实验结果表明:采用双定子的电机结构可使电机空载相电动势比相同条件下的单定子电机增加约23%:通过调节励磁电流,发电机相电动势在90～110V之间变化.由圆套筒型整体永磁体组成的串联磁路并设置2个定了的新型电机结构可有效地提高低速电机的发电能力;双定予混合励磁风力发电机具有较好的调磁性能.4.学位论文刘细平新型双定子混合励磁同步风力发电机设计及控制研究2009双定子混合励磁同步风力发电机(DSHESG)是一种综合双定子发电机和混合励磁同步发电机优点的新型同步风力发电机。双定子结构的引入，可以有效地提高发电机的功率密度；而混合励磁的励磁方式，则使发电机不仅具有永磁电机的诸多优点，又具有电机磁场调节灵活的特点。因此DSHESG电机在变速恒压风力发电领域具有广阔的应用前景。为提高低速风力发电机的功率密度和降低输出电压的控制复杂程度，在广泛研究国内外风力发电系统及永磁风力发电机拓扑结构的基础上，本文创新性地提出了一种风力发电用DSHESG电机，对该电机的分析理论、设计方法、电磁特性、数学模型以及励磁闭环控制系统仿真等进行了较为全面深入的研究，试制了样机，开发了基于DSP的DSHESG电机数字化励磁控制系统，并搭建了试验平台，进行了比较系统的试验研究。主要研究工作和成果如下：阐述了国内外风力发电研究现状，分析了现有风力发电系统及直驱式永磁风力发电机的拓扑结构；概述了混合励磁同步发电机和双定子电机的分类及研究现状；结合风力发电等低速发电场合的运行特点，提出了一种综合混合励磁同步发电机和双定子电机优点的风力发电用新型DSHESG电机。研究了DSHESG电机的电磁设计理论与方法。给出了电机设计的一般化尺寸方程，分析了电机内外定子功率分配与电机设计尺寸参数之间的关系，探讨了提高电机调磁能力的电励磁绕组设计方法；利用有限元方法分析了电机主要结构参数对电机性能的影响规律，为此类电机初步方案的确定和优化设计奠定了坚实的理论基础；据此，给出了一台8极内定子9槽外定子27槽样机的设计方案，并试制了电机样机。基于三维有限元方法建立了DSHESG电机的有限元分析结构模型，结合样机试验对电机电磁特性进行了较为全面深入的研究。具体包括绕组磁链、绕组感应电动势、绕组电感、齿槽转矩等特性；提出了一种基于单转子永磁体解析分析齿槽转矩的新方法，基于此，探讨了通过改变两定子间的相对位置角削弱具有双定子结构电机齿槽转矩的有效方法，并具体分析了DSHESG电机的齿槽转矩变化规律；样机实测结果验证了理论分析的正确性，从而为电机的性能分析、设计及运行控制等奠定了理论基础。双定子对应相绕组相轴间不同的相对位置对DSHESG电机功率密度有较大影响，而当两相轴位置重合时功率密度最大，为此推导了定子绕组相轴位置与电机设计参数之间的解析表达式，可快速准确计算绕组相轴位置；槽导体电动势星形图、有限元方法及实验验证了解析分析的正确性，为合理地设计安装DSHESG电机的双定子提供了理论依据。建立了DSHESG电机的数学模型，主要包括磁链方程、电压平衡方程、功率平衡方程及机械运动方程等；基于MATLAB建立了模块化、功能化的电机本体及励磁控制系统仿真模型，为实现电机恒压发电控制及最大风能捕获提供了良好的仿真平台；深入研究了不同控制算法对电机动态性能的影响规律。构建了基于TI公司定点DSP芯片TMS320F2812的DSHESG电机数字化励磁控制系统，制作了硬件电路，分析并设计了软件总体设计方案，编写了励磁控制程序代码，为验证电机励磁控制系统的仿真分析提供了完善的试验条件。搭建了DSHESG电机的试验系统，开展了较为详细的试验研究。发电试验包括测试内外定予感应电动势、空载特性、外特性、调节特性等内容，获得了电机的综合性能特征；进行了DSHESG电机励磁开环和闭环恒压控制系统的试验研究，将积分分离PI控制算法应用于控制系统中获得了比采用常规PI控制算法更好的稳态和动态性能，验证了仿真分析的正确性。5.期刊论文叶斌英.阮毅.杨勇.汤燕燕.YEBin-ying.RUANYi.YANGYong.TANGYan-yan基于混合励磁电机的直驱式风电系统-电机与控制应用2010,37(5)介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统.针对混合励磁直驱式风力发电系统的特点,提出了一种新的控制策略,实现了最大风能跟踪.在同步旋转坐标系建立了混合励磁同步发电机和三相并网逆变器的数学模型,通过控制混合励磁同步电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,并通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪.网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制.仿真结果表明:该控制策略使三相并网逆变器有良好的动、静态性能,且实现了风能的最大跟踪.6.期刊论文汤燕燕.阮毅.杨勇.叶斌英多重电枢绕组混合励磁风力发电系统并联运行并网控制策略-电气应用2009,28(23)为了提高系统的可靠性和容错能力,针对多重电枢混合励磁发电机,提出了一种多重电枢直流侧电压关联运行的控制方案.详细分析了单套逆变器数学模型和控制策略,运用CAN通信和上位机控制,实现多重逆变器并联运行并网,试验结果与理论分析结果相吻合.7.学位论文沈欢庆风力发电网侧逆变器控制系统的研究2009风能因其产生过程之中很少产生或者不产生对环境有害的排放物，被称为绿色能源，风力发电技术也成为各国竞相研究的热点。论文对多重电枢混合励磁电机的风力发电网侧逆变器进行了研究与实验；多重电枢混合励磁电机可以根据风力场的大小，工作在电枢并联模式或者串联模式下。当风速较低时，电枢串联运行，提高了直流母线电压，扩大了风机的低速运行范围。论文首先研究了网侧逆变器的动态数学模型，推出了网侧逆变器按电网电压合成矢量定向的控制方法；分析比较了三种不同的电网电压合成矢量定向方法，并采用了一种虚拟磁链定向的无电压传感器定向方法；结合软件锁相环，采用按电网电压合成矢量定向的控制策略，实现了网侧逆变器有功功率和无功功率的解耦控制。论文还对多重电枢的串、并联切换作了分析研究。论文对基于英飞凌XC167CI的网侧逆变器平台做了详细的介绍。在此实验平台上做了并网发电启动，并网发电能量改变，功率因数改变等实验。实验结果表明，系统具有良好的静、动态性能。电流正弦度良好，谐波分量小，证明上述方案正确、可行。8.期刊论文张东.龚宇.施进浩.江建中.郑文鹏.ZHANGDong.GongYu.SHIJin-hao.JIANGJian-zhong.ZHENGWen-peng外转子双馈双凸极永磁风力发电机的设计与研究-微特电机2009,37(1)提出了一种新型的外转子双馈双凸极永磁风力发电机.该电机采用混合励磁结构形式,在电机的定子上同时存在直流励磁绕组和永磁体作为电机的励磁;电机的电枢绕组也安放在定子上,实现了定子的双馈形式;外转子全部由铁心组成,结构简单.该电机的创新在于每一块永磁体都有一对磁路与之相并联的附加气隙,这样可以更加有效地实现对气隙磁场的调节.由于气隙磁场可以随意调节,所以该电机可以在不同的转速和负载电流的情况下实现恒定的输出电压.9.期刊论文魏毅立.王新春.吴振奎.魏荣利.王兆山.WEIYi-li.WANGXing-chun.WUZhen-kui.WEIRong-li.WANGZhao-s