直驱式永磁同步风力发电系统的仿真研究

1、基于PSCA昉真软件的永磁直驱风力发电系统的控制研究、风力机特性分析图1-1风力机模型实际风速和转速，产生风力机的机械转矩和功率，可以测定风力机的转速功率特性，理解最大风能捕获原理。Tmw曲线图1-2 Tmw特性取风速为12m/s,风力机转速 Wr为05rad/s,得出此风速下的 Tmw曲线，如上图 所示。从图中可以看出，Tm随着风力机转速的增大而先增大后减小。Pmw曲线图1-3 Pmw特性取风速为12m/s,风力机转速 Wr为05rad/s,得出此风速下的 Pmw曲线，如上图 所示。从图中可以看出，Pm随着风力机转速的增大而先增大后减小。风力机捕获的最大功率的标幺值为0.89,基值为1.75

2、MW （仿真中电压的基值是电机端额定电压的幅值，为 0.69KV 1.414 1KV ,电流的基值是电机端额定电流的幅值，为 1.25KA 1.414 1.75KA ,功率的基值是 1.75KA 1KV 1.75MW ）,实际值为0.89 1.75MW=1.56MW。最大功率对应的电机机械转速为WR 2.35rad/s ,所以最佳叶尖速比为 opt Wr R/VW 6.07。当风速为11.85m/s时，调整风力机转速，风力机捕获的最大功率的标幺值为 0.856,实际值为0.856 1.75MW 1.5MW ,达到额定功率。对比相同风速下的风力机 Tmw曲线和Pmw曲线，可以发现 Pmw曲线要比

3、Tm-w曲线更向右一些，即风力机捕获的Pm最大值所对应的风力机转速大于机械转矩Tm风力机的机械转矩拖动转子产生转速，定子磁场和转子磁场相互作用产生电磁转矩。风力机的机械转矩拖动转子产生转速，定子磁场和转子磁场相互作用产生电磁转矩。、永磁同步发电机的控制策略同步旋转坐标系下永磁同步发电机的数学模型为(2-1)UdRsisdpLdisd-weLqisq(2-1)U qRs isqpL q isq +w eL d isd +w e f根据同步旋转坐标系下永磁同步发电机的数学模型，可以采用电流内环、转速外环双 闭环控制策略3.32 N p ( sd i3.32 N p ( sd isq sqisd )

4、2 N p iq ( LqLd)isdfTmTe由式（2-2）可知，发电机的电磁转矩Te是dWr Jdt个关于id、iq的函数，如果控制使定子电流的合成矢量全部位于q轴，则式（2-2）变为:T 3 iTe _ n p f isq2(2-2)(2-3)id 0,(2-4 )则电磁转矩Te只与isq有关。又根据式（2-3）可知，电机机械转速 wr与电磁转矩Te相关，于是可以通过控制转速wr获彳导q轴电流的参考值isq。由式（2-1）可知，“和见之间存在耦合项 WeLqisq和weLdisd ,可以通过前馈补偿的方法消除两者之间的耦合，原理框图如图2-1所示，仿真框图如图2-3所示。图2-1机侧双闭

5、环控制框图图2-2图2-1机侧双闭环控制框图图2-2机侧主电路机侧主电路如图2-2所示，通过控制三相桥的交流侧电压，使其和电机端电压相互作用而决定定子电流，进而控制发电机的转矩、转速以及有功和无功。qlWr0 W_refJNN/D weid；- -| 50.0isiiqisqLqiq1 1.082国 esdllco Ldid+ coWfisqEqUaEdTWOUbq 0.0004N N/D UcECr-Udc_refT1T2T3而决定定子电流，进而控制发电机的转矩、转速以及有功和无功。qlWr0 W_refJNN/D weid；- -| 50.0isiiqisqLqiq6TS542spwm调制IzZTotal Harmon