【摘 要】
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永磁风力发电机具有结构简单、功率密度高、效率高和运行稳定性高等优点,被广泛应用于很多领域。双馈感应发电机定子有功与无功功率解耦控制以及功率变换器额定功率较低(一般为发电机额定功率的25%-30%),常用于风能转换系统。本文以永磁与双馈风力发电机为背景,研究基于改进滑模观测器的风力发电机无传感器控制策略。矢量控制作为风力发电机的重要控制方法,不仅需要精确的转子位置信息来实现磁场定向,而且需要转子转速
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永磁风力发电机具有结构简单、功率密度高、效率高和运行稳定性高等优点,被广泛应用于很多领域。双馈感应发电机定子有功与无功功率解耦控制以及功率变换器额定功率较低(一般为发电机额定功率的25%-30%),常用于风能转换系统。本文以永磁与双馈风力发电机为背景,研究基于改进滑模观测器的风力发电机无传感器控制策略。矢量控制作为风力发电机的重要控制方法,不仅需要精确的转子位置信息来实现磁场定向,而且需要转子转速信息来实现闭环控制。通常在转轴上安装位置传感器,如光学编码器、解析器等,会增加成本,降低系统可靠性和抗噪性。同时,高精度传感器限制了风力发电机在高原、沿海等相对恶劣环境的应用。因此,无传感器控制技术变得越来越有吸引力,随着数字信号处理器的出现,使得风力发电机无传感器控制技术的实现成为可能。为了获得准确的发电机转速和转子位置信息,提高无机械传感器永磁风力发电机系统驱动性能,针对传统滑模观测器高频抖振与谐波误差问题,采用Sigmiod函数代替不连续符号函数的方法,建立一种基于改进滑模观测器的永磁风力发电机无传感器控制模型,并依据噪声消除原理,提出一种自适应滤波器结合正交锁相环的方法。该方法能自适应补偿估计电动势中的谐波,消除相应的位置估计误差;根据所估计的位置信息,利用最小均方算法,对自适应滤波器的谐波系数进行连续自整定。最后,利用1.2 MW永磁风力发电系统进行仿真。另外,针对双馈感应风力发电机的矢量控制,利用滑模观测器对电机参数变化不敏感,对电机参数的不确定性具有较强鲁棒性的特点,提出一种新的转子位置估计方法。该方法使用一个连续饱和函数,利用非线性改进滑模观测器从定子电流中估计转子位置信息,然后利用估计的转子位置对双馈感应发电机进行无位置传感器矢量控制。通过MATLAB/Simulink中基于2 MW双馈感应发电机的风能转换系统的仿真结果,验证了该无传感器矢量控制方案的有效性。
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