基于CSC直驱风力发电的无速度传感器定子磁场矢量控制研究

本文主要探讨了物联网-智慧传输背景下的CSC（ Concentrated Solar Collector）直驱风力发电系统中的无速度传感器矢量控制技术。直驱风力发电系统因其结构优势，如风轮机和发电机直接相连，受到越来越多的关注。电力电子功率变换电路在实现这种系统的变速恒频运行中起关键作用，其中电流源型变流器的应用相对较少。 文章首先介绍了风力发电作为可再生能源的快速发展，特别强调了直驱式风力发电系统的重要性。传统的电压源型变流器较为成熟，而电流源型变流器在该领域的研究则有待深入。本文针对背靠背电流源型直驱风力发电系统，比较了三种主要的无速度传感器矢量控制方法：转子磁场定向矢量控制、定子磁场定向矢量控制和直接转矩控制。定子磁场定向矢量控制因其优点——避免了对定子电感等参数的依赖且减少转矩脉动，成为研究重点。 针对传统速度估算方法在动态性能和鲁棒性上的局限，作者提出了一种改进速度估算方法，提高系统的准确性与快速响应能力。接着，通过建立PM SG和电流源型整流器的数学模型，研发了一种定子磁场定向的无速度传感器矢量控制算法。这里的关键在于精确的定子磁链观测，文章指出了传统纯积分器和低通滤波器的不足，并基于自适应补偿积分器原理进行了改进，有效解决了这些问题。 此外，文章还提出了单位功率因数矢量控制策略，简化了控制过程，无需复杂的矢量变换和电流闭环。作者通过MATLAB/SIMULINK进行仿真实验，验证了所提出的控制方案在稳态和动态性能上的有效性，结果显示定子磁场定向的无速度传感器矢量控制能够与基于PLL（Phase Locked Loop）的转子磁场定向无速度矢量控制相媲美。 最后，文章在10kW的背靠背电流源型永磁直驱风力发电系统实验平台上实施了DSP控制程序和FPGA的PWM脉冲发生程序，并展示了部分实验结果，进一步证实了所研究控制技术的实际应用潜力。本文对于推动电流源型直驱风力发电系统的无速度传感器矢量控制技术发展具有重要意义，尤其是在物联网-智慧传输的大背景下，优化了系统的效率和可靠性。