论文摘要
本文以辽宁省科技攻关计划项目“高可靠定子双馈风力发电机及其转差频率励磁控制系统”(项目批准号：2010220029)为背景,针对变速恒频无刷双馈风力发电系统,基于无刷双馈发电机的最大吸收功率与转速之间的关系,设计了一套控制系统。该控制系统以DSP2812为控制核心完成了直接转矩控制算法,根据最大风能捕获原则获得发电机转矩给定,使控制系统满足风力发电要求。首先,分析了风力发电技术和无刷双馈电机控制技术的发展现状,论证了无刷双馈电机用于风力发电的优越性。其次,根据无刷双馈发电机的数学模型分析了它的工作原理,同时对其功率流向和能量关系进行了分析。在此基础上,确定了无刷双馈风力发电系统的基本控制依据,即变速恒频发电和最大风能捕获原则,并对其实现方法进行了研究。变速恒频发电的实现是利用了无刷双馈发电机的优越性,在风速变化的情况下通过调节无刷双馈发电机的控制绕组频率即可保证变速恒频发电。而通过对无刷双馈发电机的最大吸收功率与转速之间关系的研究,得出了不同风速下无刷双馈发电机最大能量捕获点的转速,通过转速调节得到转矩给定,以此实现最大风能捕获。最后,为了验证所提出控制方案的可行性,利用Simulink软件进行了仿真研究,结果表明,根据风速变化,通过快速调节发电机转矩可获得最大吸收功率,而且通过调节控制绕组频率还可实现变速恒频发电。此外,还提出了变速恒频无刷双馈风力发电机直接转矩控制系统的软硬件设计方案,搭建了控制系统实验平台,对所提出控制方案进行了实验研究。实验系统的硬件部分主要包括整流电路,逆变电路、开关器件驱动电路、相关保护电路以及检测电路,软件部分以DSP2812为核心,利用CCS3.3软件对整个控制系统进行编程调试。实验结果表明,控制系统运行稳定,基本能满足变速恒频风力发电的运行要求。