永磁直驱风力发电机转速与桨距控制策略研究

本文主要探讨了直驱式风电系统中转速控制和桨距角控制的关键技术，特别是在永磁同步风力发电机（D-PMSG）的应用背景下。直驱风力发电技术因其高效和简化机械结构而受到关注，其中D-PMSG作为一种核心组件，通过将发电机和驱动系统直接连接，减少了齿轮箱的复杂性。 2.2 桨距角控制部分： 桨距角是影响风力机功率输出的重要因素，类似于传统发电机组中的调速器。设计了一个基于风速Vw和功率Peref的桨距角控制器，该控制器在风速超过额定风速VwN时启动，通过比例参数kv来调整桨距角θ，以确保风力机能在接近额定功率Peref下运行。控制器的设计旨在保证系统在高风速条件下稳定工作，最大化功率捕获。 2.3 转速控制： 对于直驱式风力发电机，转速控制主要通过电压源转换器(VSC1)实现。VSC1根据实际风速变化调整输出电压ug和电频率fe，利用同步旋转坐标系下的矢量控制方法，确保发电机转速稳定。通过设置d轴电流参考值idref为零，控制q轴电流iqref来间接影响转矩，同时处理d轴与q轴之间的耦合项（ωeid和ωeiq）。这种控制策略保证了无功功率交换的有效管理，优化了发电机的性能。 整个风力机模型包括风速传感器、开关电路、发电机模型、驱动系统模型以及与VSC1的交互，这些都是转速和桨距角控制的基础。模型的建立和控制策略的制定是直驱风力发电系统设计的核心环节，它们直接影响到风能转化为电能的效率和系统的稳定性。 本文不仅提供了详细的模型构建，还探讨了控制策略的实施，这对于理解和优化直驱式风电系统至关重要。研究者针对直驱风力发电机的特性，提出了适应性强、响应快速的控制方案，这在提高风能利用率和降低运营成本方面具有重要意义。这篇文章深入剖析了直驱式风电系统的关键技术，为该领域的工程师和研究人员提供了宝贵的设计和优化依据。