SysML建模直驱永磁同步风力发电机及其控制策略

本文主要探讨了永磁同步发电机在风力发电领域的应用，特别是对于直接驱动的风力发电机模型的建立以及相关的控制策略。首先，针对风力机的机械输入转矩，作者通过空气动力学模型描述了转矩与风速的关系，包括空气密度、风力机转子半径、桨叶桨距角和叶尖速比等因素的计算。公式(1)和(2)给出了这些参数的具体表达，风力机捕获的功率也通过这些变量来确定。 接着，作者介绍了风力发电机组传动系统的模型，该模型考虑了机械阻力和电磁转矩对转速的影响，以及机组等效转动惯量和转动粘滞系数的作用。方程(5)详细阐述了这些关系，使得我们可以理解风力发电机如何将机械能转化为电能。 核心部分是永磁同步发电机模型的建立。在dq同步旋转坐标系下，发电机的数学模型被表示为电流、电感、电阻、电角频率和磁链等物理量的函数。公式(6)展示了发电机d轴和q轴的电流、电感、电阻以及磁链如何影响发电机的输出电压。值得注意的是，模型假设了d轴和q轴电感相等，这简化了分析过程。 文章还强调了直接驱动永磁同步发电机(D-PM SG)的特殊性，它无需齿轮箱，可以直接将风力机的转速传输给发电机，从而减少了机械损失。这对模型的精确性和控制策略提出了更高的要求。作者没有详述具体的控制策略，但可以推测，有效的控制策略可能涉及对发电机的实时监测和反馈，以优化发电效率并确保系统的稳定性。 总结来说，本篇文章深入研究了直接驱动永磁同步发电机在风力发电中的关键模型构建，这对于理解和设计高效、可靠的风力发电系统具有重要意义。通过这个模型，工程师们能够更好地预测发电机的行为，优化控制算法，并提高风力发电的整体性能。