风力发电机组直驱永磁同步电机高风速下宽转速运行控制策略研究

大力发展海上风力发电、构建以可再生能源为主体的电力系统是实现“双碳”的途径之一。而随着风电接入电网的容量不断增加,电力系统在频率稳定方面面临更多挑战。本文基于变速运行特性,分析了直驱永磁同步电机在高风速下风力发电机组的转速范围。风力发电机组的可变转速可形成虚拟飞轮储能装置,从而释放能量与吸收能量,故可使用该虚拟飞轮储能系统作为电力系统短期调频用。本文推导了风力发电机组机侧变换器与网侧变换器的控制策略,并给出了有功功率参考值给定方法。同时,分析了变桨距角控制策略。为验证控制策略,搭建了仿真模型。仿真结果表明在随机高风速工况下,风力发电机组可输出平滑的功率,具有短期调频能力。

宽转速范围永磁同步发电机系统稳压控制及参数优化

永磁同步发电机(PMSG)系统一般由PMSG和变流器构成。针对直流负载,该文研究了具有宽转速范围(nmin:nmax=1:10)的永磁同步发电机的PWM整流控制方法。通过建立PMSG的小信号分析模型和脉冲宽度调制(PWM)整流器的传递函数,分析了控制参数对系统性能的影响,获得了PMSG系统控制参数的优化方法。通过仿真和实验验证了系统模型与分析方法的正确性,研究结果表明,采用优化得到的控制参数,在200~2 000r/min宽转速范围内,PMSG系统具有良好的电压跟随性能和抗负载扰动性能,实现了高性能稳压输出。

基于分段PI调节器的模型参考自适应永磁同步电动机全转速范围无传感器控制

针对永磁同步电动机单一无位置传感器控制方法难以满足全转速范围运行要求、且起动阶段特殊等缺点,该文提出一种基于分段PI调节器的模型参考自适应控制（model reference adaptive system,MRAS）方法。利用该方法,电机可以在全转速范围条件下得到较好的控制效果。此外,文中利用PWM驱动信号占空比与直流母线电压重构定子三相反电势,可以使电机在任意角度闭环起动并能稳定运行在低转速下。最后,以带有风机负载的1.5k W内置式永磁同步电动机为研究对象进行Matlab仿真和实验,实现了基于此方法的全转速范围控制,证明了该方法的有效性。