直驱永磁同步风力发电机建模与控制策略研究

本文主要探讨了直驱式永磁同步发电机(Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Generator, D-PMSG)的建模和控制策略，针对的是2007年《电网技术》期刊上的一篇论文。该研究聚焦于电力系统中的一种高效风力发电技术，D-PMSG因其高效率、简化机械结构和减少齿轮箱复杂性而受到关注。 首先，文章详细介绍了D-PMSG的基本结构，包括其在不同风速下的转速控制策略。风力机的机械输入转矩Tww与风速Vww之间存在直接关系，通过空气动力学模型进行描述。风力机捕获功率P与风速、桨距角θ和叶尖速比γ密切相关，这些参数共同决定了风力机的性能。 传动系统模型是风力发电机组的重要组成部分，它描述了风力机如何将风能转化为机械能并传递到发电机。等效转动惯量Jeq、转动粘滞系数Bm以及电磁转矩Te等参数在该模型中起关键作用，同时，发电机转子的转速ωg等于风力机转子的转速ωw。 在数学建模方面，文章在dq同步旋转坐标系下构建了永磁同步发电机模型。这个模型考虑了发电机的d轴和q轴电流(id, iq)、电感(Ld, Lq)、定子电阻(Ra)以及电角频率ωe等变量。反电势的概念被引入，如q轴反电势eq由电角频率和永磁体磁链决定，而d轴反电势ed设为0，假设电感相等。 对于控制策略，文章可能探讨了如何实时调整发电机的电流和转速，以保持稳定运行，可能涉及到变频器控制、磁场定向控制(MFC)或直接转矩控制(DTC)等高级控制方法。这些控制策略旨在优化发电机效率、减小振动和噪声，以及确保在各种风况下的可靠性和经济性。 本文的研究成果对于理解和优化直驱式永磁同步风力发电系统的性能至关重要，不仅提供了理论基础，也为实际应用中的设计和故障诊断提供了有价值的技术支持。随着可再生能源的发展，D-PMSG技术在未来电力系统中具有广阔的应用前景。