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随着能源消耗的日益增长,环境污染日渐严重,风电成为了世界能源产业的发展新方向,其发电技术也发展迅速。其中,电动变桨控制系统作为风力发电系统中功率控制和安全稳定运行的重要执行机构,在整个发电系统中发挥重要的作用。由于风电系统的复杂性、非线性和时变性,就要求变桨控制系统具有动态响应性能好,稳态精度高和适应强等性能。本文根据湖南省重点研发计划项目(2015GK2004),研究风电变桨用永磁同步电机伺服系统一体化设计,主要内容如下:本课题首先从变桨永磁伺服电机出发,根据风机桨叶载荷需求,对其进行需求分析;重点分析了在转子磁场定向控制条件下永磁伺服电机运行特性,得到了电机定子电压与变流器直流母线电压之间的约束条件。通过磁路计算与电磁分析,对变桨永磁伺服电机进行了本体设计与有限元分析,保证所设计电机满足风电变桨控制系统运行特性要求。随后针对变桨控制系统运行性能要求以及永磁伺服电机运行特性,对所设计的变桨永磁伺服电机磁极极弧系数进行了优化选取,适当的降低了电机齿槽转矩。为了充分发挥电机性能,进一步减少转矩波动,提高控制精度,本文采用了一种磁极偏心结构,其与磁极极弧系数参数优化影响较小,且简单高效。有限元仿真分析其能极大的削弱电机齿槽转矩,并在一定程度上改善了电机反电动势波形。最后,为了验证所优化设计的变桨永磁伺服电机与变流器控制策略的合理性,基于Simplorer软件与电机Maxwell2D有限元仿真模型搭建了在转子磁场定向控制条件下的转速电流双闭环变桨用永磁伺服电机控制系统场路耦合联合仿真模型,对模型中每个模块的运行原理进行了详细的说明与分析。在不同工况下,仿真分析了变桨永磁伺服电机运行性能,得出一体化仿真模型满足风电变桨控制系统控制精度和动态响应性能要求。