直驱永磁同步风力发电机建模与控制策略研究

"转速控制-使用sysml进行需求建模" 本文主要探讨了风力发电系统中，尤其是针对直驱式永磁同步风力发电机（Directly Driven Permanent Magnet Synchronous Generator, D.PMSG）的转速控制和桨距角控制策略。在sysml（系统建模语言）的帮助下，对风力发电系统的控制需求进行了建模，以实现更高效的风能捕获和稳定运行。 首先，控制目标分为两种情况。当风速低于额定风速时，系统的目标是确保发电机能够跟踪最大风功率运行，以最大化能量转换效率。而当风速超过额定值时，为了防止因机械强度、发电机和变频器容量限制而导致的过载，需要通过调整桨距角来限制风轮捕获的能量，使功率维持在接近额定值的状态。 其次，桨距角控制是关键的调节手段。桨距角的改变对风力机的功率系数（CP）影响显著，其作用类似于传统发电机组的调速器。文章设计了一个基于风速和功率输入的桨距角控制器。该控制器只有在实际风速高于额定风速时才会启动，以保证在高风速下能有效地调整桨距角，维持功率输出在设定范围内。 接着，文章详细介绍了转速控制。VSC（电压源变换器）在其中扮演了核心角色，它根据风速变化调整输出电压和电频率，以控制发电机转速。由于发电机采用永磁体励磁，无功功率交换可以忽略，因此可以采用矢量控制法在dq同步坐标系下生成相应的电压矢量和电频率，进而控制发电机的转速。d轴和q轴电流的控制涉及到无功功率和转矩，通过耦合项的调整可以实现转速的精确控制。 最后，文章提供了一个完整的风力机模型，包括风速控制的开关逻辑和发电机的动态响应。模型展示了在不同风速条件下，如何通过桨距角和转速控制来确保风力发电系统的稳定运行和最佳能量转换。 这篇研究利用sysml进行需求建模，深入探讨了直驱式永磁同步风力发电机在不同风速条件下的控制策略，对于优化风力发电系统的性能和提高风能利用效率具有重要意义。