中小型永磁直驱风力发电控制系统的设计和仿真硕士学位论文 精品
永磁直驱风机最大功率跟踪模糊控制的仿真研究

] ( 2 )
把 方程 ( 2 ) 代入 方程 ( 1 ) 得
P I 控制 器相 比 , 模 糊 自适 应 P I D控 制 器改 善 了 风力
机转 速控 制 的动态 过程 , 控制 效果较 理想 .
三 ] + 【 一
㈩
1 永 磁 直 驱 发 电机 的坐 标 系模 型
运行 于额 定风 速 以上时 , 通常采 用变 桨距 控制 技术 , 保证 输 出功率 平稳 且不超 过额 定功率 .
由 于 风 速 变 化 的 随 机 性 以 及 风 电 机 组 的强 非 线
m
如 坐标 系 中的定子 磁链 方程 为
性, 要求 风 电控制 系统 响应快 、 超调 小 、 控 制精 度高 . 笔 者在 模 糊 控 制 的基 础 上 , 设 计 了模 糊 自适 应 P I D 控 制器 , 通过 调节发 电机 定 子 电压 来 改 变 发 电 机 的 电磁 转矩 , 进 而改 变 转速 . 仿真结果表明, 与 传统 的
DOI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 2—5 6 3 4 . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 2 4
永 磁 直 驱 风 机 最 大 功 率 跟 踪 模 糊 控 制 的仿 真 研 究
马 芳 ,吴 利 乐 ,王 爱 华 ,张 松 跃 。
( 1 . 山东 电力 工 程 咨询 院有 限公 司 , 山东 济 南 2 5 0 0 1 3 ; 2 . 华 北 水利 水 电 大 学 , 河南 郑州 4 5 0 0 4 5
3 . 大 唐 信 阳发 电有 限责 任 公 司 , 河南 信 阳 4 6 4 0 0 0 )
摘
要: 对 永 磁 直 驱 风 力 发 电机 的数 学 模 型 进 行 了推 导 , 通 过坐 标 变 换 得 到 了其 在 旋 转 坐 标 系下 的 数 学 模 型 , 对 机 侧 实 现 最 大功 率 跟 踪 的控 制 策 略 进 行 了论 述 . 由于风速 的随机性 、 不确定性 , 若采用 传统 的 P I 控制, 仅 一
1 . 5 M W 直驱永磁风力发电机组发电机的分析

酒泉职业技术学院毕业设计(论文)12 级风能与动力技术专业题目:1.5MW永磁直驱风力发电机组发电机的分析毕业时间:二O一五年六月学生姓名:孙其军指导教师:甄亮班级:12级风电(2)班2014 年6月20日酒泉职业技术学院2015 届各专业毕业论文(设计)成绩评定表目录摘要: (4)一、绪论 (4)(一)风能的储备 (4)(二)我国风能的利用 (5)二、发电机的介绍 (7)(一)直驱发电机的介绍 (7)(二)直驱式风力发电机原理及发电机组概述 (8)三、 1.5MW永磁直驱风力发电机结构 (9)(一)永磁直驱风力发电机结构 (9)(二)转子特点: (10)(三)风力发电机磁路结构 (11)(四)满足冷却与散热条件 (13)(五)永磁直驱风力发电机的优点 (13)四、永磁直驱风力发电机组变速恒频并网运行 (14)(一)运行控制 (14)(二)并网控制 (16)五、总结 (16)参考文献: (18)致谢 (19)1.5MW永磁直驱风力发电机组发电机的分析摘要:由于永磁风力发电机在国内的应用还并不多见,仅有一些发达国家掌握主要的技术,对永磁发电机系统特性的研究具有广泛的理论意义和实用价值。
直驱型风力发电机组在运行时,风机不接增速齿轮箱,直接与发电机耦合;发电机的定子为三相或多相绕组,转子采用永磁体或电励磁结构;定子发出非工频的电能,电压也随转速变化;系统中有整流逆变装置,发电机发出的电能是电压和频率都在变化的交流电,经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网;通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率,实时满足电网的功率需要。
在变速恒频直驱风力发电机组中,整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。
关键词:风力发电;直驱;永磁同步发电机。
一、绪论(一)风能的储备风能跟太阳能一样属于一种可再生资源, 具有清洁、丰富、一次性等特点, 在社会与经济的发展过程中, 它已经越来越成为一种被广泛重视的能源。
永磁同步电机控制策略研究及仿真

永磁同步电机控制策略研究及仿真一、本文概述永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)因其高效率、高功率密度、良好的控制性能等特点,在工业、交通、家电等领域得到了广泛应用。
随着电力电子技术和控制理论的发展,对PMSM的控制策略的研究也日益深入,旨在实现电机的高性能、高效率和可靠性。
本文主要针对永磁同步电机的控制策略进行研究和仿真分析。
本文首先对永磁同步电机的基本原理和控制方法进行了综述,包括电机结构、运行原理、数学模型等,为后续控制策略的研究奠定了基础。
详细讨论了几种常见的PMSM控制策略,如矢量控制(Vector Control)、直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)、模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)等,分析了各种控制策略的优缺点及其适用场合。
接着,本文针对某特定应用背景,提出了一种改进的PMSM控制策略。
该策略在传统控制方法的基础上,引入了先进的控制算法和优化技术,旨在提高系统的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。
本文还通过仿真实验,验证了所提控制策略的有效性和优越性。
二、永磁同步电机基本原理与特点永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)是一种利用永磁体作为磁场源,实现电能与机械能相互转换的装置。
其基本原理基于电磁感应和磁场相互作用,通过控制定子电流产生的磁场与转子永磁体磁场之间的相互作用,实现电机的旋转运动。
高效率:由于使用永磁体作为磁场源,无需额外的励磁电流,因此电机在运行时具有较低的损耗和较高的效率。
高功率密度:永磁体的使用使得电机能够在较小的体积内实现较高的功率输出,适用于需要紧凑设计的应用场景。
良好的调速性能:通过控制定子电流的频率和相位,可以实现对PMSM的精确速度控制,满足宽范围调速的需求。
低维护成本:永磁体通常具有较高的磁能积和稳定性,使得电机在运行过程中无需频繁更换磁极,降低了维护成本。
(毕业论文)永磁无刷直流电机论文

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机,它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点,因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此,设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计,包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下:1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景,分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型,先利用解析法对该电机进行电磁设计,然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路,利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型,仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析,验证了设计方法的正确性。
关键词:电机设计,无刷直流电动机,有限元分析,稳态特性第一章绪论1.1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机,其应用广泛,相关技术仍然在不断的发展中,该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中,永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月,法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机,自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代,人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年,有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后,有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用,占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大,对直流电动机的要求也越来越高。
基于Matlab/Simulink直驱式永磁风力发电系统的建模与仿真

Modeling and Simulation of Direct-driver
Permanent Wind Power System Based on
Matlab/Simulink
作者: 赵立邺 孟镇
作者机构: 沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳110161
出版物刊名: 农业网络信息
页码: 30-32页
年卷期: 2011年 第2期
主题词: 直驱 永磁同步发电机 Matlab/Simulink 仿真
摘要:直驱式风力发电系统不需要电励磁、噪声小、维护费用低、控制简单,在风力发电系统中越来越受到欢迎。
在Matlab/Simulink环境下,建立了直驱式永磁同步发电机的风力发电系统仿真模型,模型通过对风速、风力机、永磁同步发电机、全功率变流器进行理论分析实现模型搭建,最终建成整个风力发电系统模型。
仿真结果表明,系统能够在不同风速下稳定运行,最终输出的电压波形近似正弦,谐波含量小。
《2024年永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》范文

《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一一、引言随着科技的发展和工业自动化的不断提高,永磁同步电机因其高效率、高功率因数等优点在众多领域得到广泛应用。
矢量控制技术是现代电机控制技术中的一种重要手段,对于提升永磁同步电机的控制精度和动态响应具有重要影响。
本文将对永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计进行详细的探讨,旨在为实际应用提供理论依据和指导。
二、永磁同步电机概述永磁同步电机(PMSM)是一种利用永磁体产生磁场,通过电磁感应原理实现能量转换的电机。
其优点包括高效率、高功率因数、低噪音等。
然而,为了充分发挥其性能,需要精确的控制技术。
其中,矢量控制技术是一种重要的控制方法,能够将电机定子电流分解为直交分量的方式来模拟直流电机的控制方式,实现电机的高效精确控制。
三、矢量控制系统研究矢量控制系统是通过控制电机电流的相位和幅度来实现对电机的精确控制。
本文将重点研究矢量控制系统的核心部分,包括:磁场定向控制(FOC)策略、PID控制算法、空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术等。
1. 磁场定向控制(FOC)策略磁场定向控制(FOC)是矢量控制的核心技术,通过精确控制电机的定子电流来产生所需的磁场。
FOC策略能够有效地降低电机的转矩脉动,提高电机的运行效率。
本文将详细介绍FOC策略的原理、实现方法以及在实际应用中的效果。
2. PID控制算法PID控制算法是一种广泛应用于工业控制领域的经典控制算法。
在矢量控制系统中,PID控制算法用于调整电机的电压和电流,以实现电机的精确控制。
本文将探讨PID控制算法在矢量控制系统中的应用,包括其参数整定、抗干扰性能等方面。
3. 空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种用于提高电机运行效率的调制技术。
本文将详细介绍SVPWM技术的原理和实现方法,以及其在永磁同步电机矢量控制系统中的应用。
SVPWM 技术能够提高电机的运行效率,降低电流谐波失真,对于提升电机性能具有重要意义。
直驱永磁风力发电机风能最优控制

2 D . P MS G 的数 学模 型
风 力 机 的输 出功 率 [ 2 1 :
=
电总 装机 容量 将 达 到 3 0 G W。 因此 ,对 于 风 力发 电机 中最 大 风 能捕 获 控制 成 为 了各 国研究 的焦点 。 各 国 对 基 于 双 馈 感 应 发 电机 ( d o u b l y f e d i n d u c t i o n g e n e r a t o r s , D F I G ) 的风 பைடு நூலகம்机 发 电技 术 的研 究 很 多 ,目前 已经发 展 成
全 球 风 电 年新 增 总计 达 到 4 4 . 8 G W,比2 0 1 1 : 年增 加 了 1 0 %。
机工 作特 性 ,寻 找最 佳 风 能捕 获点 。
电网
全球 风 电总装 机容 量达 到 2 8 2 . 5 G W,同 比增 长 1 9 %。 预 计 全球在未来五年 ( 2 0 1 3 —2 0 1 7 )累计 市 场 的 平均 增 长 率 约 在
熟 。 然 而 对 于 直 驱 永 磁 同步 风 力 发 电 机 组 ( D — P MS G ) 的 研 究
子 群 算 法 寻 找 最 佳 电 机 转 速 ,从 而 实现 风 能 的 最优 控 制 。 并 给 出 了 系统 的仿 真模 型 和仿 真 结 果 ,验 证 了 系统 控 制
的 正确 性 。
关 键 词 :最 优 控 制 ; 直驱 永磁 风 力发 电机 ;粒 子 群 算 法 ;风 能
中图分 类 号 :T K 8 3 文献标 识 码 :A 文章编 号 :1 6 7 4 — 6 2 3 6 ( 2 0 1 4 ) 0 5 — 0 1 6 5 — 0 3
永磁直驱风电系统改进MPPT控制方法的研究

0 引 言
随着全球 常规 能源 的逐步 衰 竭 ,节 能 和可 再 生 能源 的利用 成 为 了热 门课 题 。风 力 发 电系 统 已经 广 泛地应用 于边 远地 区供 电系统 以及 并就 需 要 对 风 速 进 行 精 确 测 量 , 从 而准 确 反 映 风 的能 量 ,为 控 制 系 统 提 供 可靠 的 信 息 ,这样 又增 加 了控制 系统 的复杂性 ¨ 。 j 本 文为 风力 机最 大 功 率 点跟 踪 ( P ) 制 提 MP T 控
p i r c . ontta k
Ke r s ema etMan tDrc—r eWid T ri ( yWo d :P r n n ge i t i n ubn WG) e dv e ;Mai u o e o t rc ig x m P w rP i akn m nT ( P ) uyR t MP T ;D t a o i
p we o r, a h e e y r g ltn he d t ai o g tt u p s fm ̄ i c iv d b e u ai g t u y r to t e he p r o e o mum o rp i tta k n p we o n rc i g. T i hs p p rpr v d t tt e p n i l ft e a g rt m h o g he Ma lb i ln d ln n i l to — a e o e ha h r cp e o h o ih t r u h t t /Smu i k mo e ig a d smu a in a i l a
中 图分 类 号 :T 1 :T 3 19 M3 5 P 9 . 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :10 —8 8 2 1 0 .0 90 0 16 4 (00)4 04 。3
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摘要由于以石油、煤等的能源紧缺,同时这些传统能源对环境造成了越来越严重的污染,已经关系到人类的生存和发展问题,因而以风力发电为代表的新能源越来越受到人们的重视并且近年来有了较快的发展。
永磁直驱风力发电系统与传统的以异步电机的发电系统相比,不需经常维护,结构简单,发电效率较高,总体成本相对较低,这些优点使得可独立运行的中小型永磁直驱风力发电系统在农村和偏远地区有着很好应用前景。
本文主要工作如下:本文主要研究中小型永磁直驱风力发电控制系统,在理论上,根据中小型永磁直驱风力发电系统的数学模型,完成了基于Matlab/Simulink的仿真,该仿真包括变桨距控制系统的仿真和交直交变流系统的负载突变的仿真两部分。
由于永磁直驱风力发电系统所发出的电能为电压和频率的交流电,为得到恒压恒频的电能,本文进行了逆变控制系统的软硬件设计。
控制器采用PIC单片机并结合PWM 芯片SA4828,用IPM作为逆变输出,并采用LC滤波器将IPM输出波形滤成正弦波,电压反馈采用真有效值转换芯片AD736完成电压样任务。
调节方式采用了增量式PID 控制,同时为避免干扰采用了防脉冲干扰平均值滤波。
变桨距及偏航控制系统为风力发电系统可靠运行的关键,本文进行了变桨距及偏航控制系统的软硬件设计。
该控制器采用PIC单片机为核心,通过检测风速、转速、蓄电池电压、电流等量完成变桨距及偏航控制,同时为增强控制器的抗干扰性能,对输入及输出进行了光电隔离。
文中详细介绍了系统仿真和各系统的软硬件设计,并给出了仿真和试验的结果。
关键词:风力发电,永磁直驱,变桨距,逆变The Control System Simulation and Design of Low Speed PMGenerator Direct Driven by Wind TurbineAbstractThe energy such as petroleum and coal is in short supply, and simultaneously, the traditional energy caused more and more serious pollution to the environment, this has already concerned human survival and development problem. Wind power generation as a new energy is increasingly attraction interest and quickly development in recent years. The system of low speed PM generator direct driven by wind turbine which compares with the conventional wind power plants the generator is coupled with the turbine via a gearbox, does not have to maintain frequently, structure simple, electricity generation efficiency high, the overall cost relative is low. In the countryside and the remote districts the wind power generation is good application prospect.The main work of the thesis is as follow.This paper mainly studies the system of low speed PM generator direct driven by wind turbine. In theoretically, according to the wind power generation system mathematical model, the dynamic performance of the power generation system for different operation modes is simulated based on Matlab/Simulink.The output of the system of PM generator direct driven by wind turbine is variable voltage and variable frequency power. To get constant voltage and constant frequency energy that users need, the software and hardware of the inverter control system is designed. The inverter controller is adopted PIC single-chip-computer and PWM chip SA4828, and IPM as inverter, LC wave filter. The voltage feedback is got through the chip AD736 which accomplishes the task of sampling the voltage.To realize the reliable operation the wind power generation system, the software and hardware of the pitch and yaw control system designed. The controller uses PIC single-chip computer as central controller, which operates the system through measuring the wind speed, rotational speed, battery voltage and the charging current, etc. At the same time in order to strengthen the anti-interference performance of the controller, the input and output are isolated by the photo-electricity.The paper introduces the system simulation and software and hardware design in detail, and produces the simulation and the test result.Key Words:wind power generation, permanent magnet direct drive, pitch control, inverter学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日独创声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。
尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:二〇一〇年九月二十日毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。
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(保密论文在解密后遵守此规定)作者签名:二〇一〇年九月二十日目录摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2风力发电的研究现状 (2)1.2.1恒速恒频恒与变速恒频风力发电系统 (2)1.2.2功率调节 (5)1.3永磁直驱风力发电趋势 (7)1.4课题的来源和研究内容 (8)2中小功率永磁直驱风力发电控制系统的设计和仿真 (9)2.1风力发电控制系统的结构原理 (9)2.2风力机的功率特性 (10)2.3永磁同步发电机的模型 (11)2.4控制策略 (11)2.5风力发电系统模型的建立 (12)2.6仿真结果 (15)2.6本章小结 (18)3逆变控制系统的硬件系统设计 (19)3.1逆变控制系统的结构 (19)3.2 SA4828简介 (20)3.2.1 SA4828的功能特点 (20)3.2.2 SA4828芯片的工作原理 (21)3.2.3 SA4828初始化寄存器的参数设定 (22)3.2.4控制寄存器的参数设定 (23)3.2.5参数计算 (24)3.3 IPM驱动电路的设计 (25)3.4电压采样电路的设计 (26)3.5 A/D转换 (29)3.6 滤波器设计 (30)3.7本章小结 (31)4逆变控制系统软件设计 (32)4.1 SPWM控制技术 (32)4.1.1 PWM调制法基本原理 (32)4.1.2 SPWM调制方法 (33)4.2数字PID控制算法 (34)4.2.1位置式PID控制算法 (35)4.2.2增量式PID控制算法 (36)4.3防脉冲干扰平均值滤波 (38)4.4主程序的设计 (38)4.5 A/D转换及滤波中断子程序的设计 (39)4.6实验结果 (40)4.7小结 (41)5变桨距及偏航控制系统的软硬件设计 (42)5.1风速和转速的测量 (42)5.1.1频率量的测量 (42)5.1.2风速的检测 (43)5.1.3风速仪信号的模拟 (45)5.1.4转速的测量 (45)5.2逻辑量的检测 (46)5.2.1充电电流的检测电路的设计 (47)5.2.2蓄电池的电压检测 (49)5.2.3桨距角及偏航极限位置的检测设计 (50)5.3控制系统的输出控制设计 (50)5.4显示电路的设计 (51)5.5主程序的设计 (52)5.6控制系统的抗干扰措施 (54)5.6.1硬件抗干扰措施 (54)5.6.2软件抗干扰措施 (56)5.7本章小结 (56)6结论 (57)参考文献 (58)在学研究成果 (62)致谢 (63)1绪论1.1课题背景现代社会的存在和发展离不开能源,而人类的发展对环境的破坏情况又非常严峻,所以能源和环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。