MP-MMC驱动六相永磁风力发电机建模及控制研究

针对多相模块化多电平变流器(MP-MMC)驱动多相发电机的控制问题,基于矢量空间解耦理论,建立Y移30°六相永磁同步发电机(PMSG)在旋转坐标下的数学模型;将传统三相MMC拓扑结构推广至六相,并驱动六相永磁风力发电机。在控制上采用电流矢量解耦方法对六相永磁风力发电机的输出电流进行跟踪,同时对系统谐波成分加以抑制;对于MMC内部子模块电容电压稳定、环流抑制,采用闭环均压策略进行控制。最后通过在软件中搭建仿真模型,对发电机稳态运行以及功率突变时运行状态进行模拟,仿真结果表明:该系统具有良好的输出特性和鲁棒性能,验证了MP-MMC能够有效驱动六相永磁发电机实现平稳发电。

MP-MMC驱动六相永磁同步风力发电机分数阶PID控制研究

针对多相模块化多电平变流器(MP-MMC)驱动多相发电机,在Y移30度六相永磁同步发电机(PMSG)旋转坐标系下的数学模型基础上,引入了分数阶PID控制器。分数阶PID控制器相比整数阶PID控制器增加了两个控制自由度,即主要影响控制系统稳态性能的积分阶次λ和主要影响控制系统动态性能的微分阶次μ,使得分数阶PID控制器的设计更加灵活。在MMC内部能量均分部分采用分数阶PID控制器可使得子模块电容电压峰峰值及其谐波畸变率降低,进而输出电压波形得到改善;也使得MMC的桥臂环流峰峰值降低,环流波形得到改善。在发电机转速侧,发电机定子的d、q轴电流闭环控制侧部分采用分数阶PID控制器可使发电机转速动态性能与稳态性能进一步改善。在z1和z2子空间的谐波分量控制部分采用分数阶PID控制器可使得系统谐波影响更小,控制效果更佳。最后,仿真和实验结果验证了分数阶PID控制器具有良好的控制性能,可进一步提升了六相PMSG-MMC系统的运行能力。