永磁同步發(fā)電機的預(yù)測直接轉(zhuǎn)矩控制
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圖2示出基于SVM的PMSG系統(tǒng)預(yù)測DTC框圖，虛線框中為使用無位置傳感器技術(shù)獲得的轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速信息，預(yù)測算法模塊使用式(3)～式(6)獲得k+1時刻的轉(zhuǎn)矩與磁鏈值，其他部分與常規(guī)SVM-DTC類似，通過SVPWM實現(xiàn)對機側(cè)變流器的控制。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159274.htm
3 實驗驗證
為驗證基于SVM技術(shù)的PMSG預(yù)測DTC策略，搭建了一套5．5kW PMSG控制系統(tǒng)，如圖3所示。風(fēng)力機模擬平臺參數(shù)：感應(yīng)電機功率7．5kW；電機極對數(shù)2；齒輪箱變比17：1。PMSG參數(shù)：額定功率5．5 kW；額定線電壓230 V；額定電流19．5 A；額定轉(zhuǎn)速80 r·min-1；極對數(shù)8；d軸電感77．56 mH；q軸電感107．4 mH；定子電阻1．1 Ω；直流母線電壓260 V；額定轉(zhuǎn)矩656 N·m。使用通用變流器控制的7．5 kW感應(yīng)電動機作為風(fēng)力機模擬平臺，通過齒輪箱降速與額定功率為5．5 kW PMSG相連。PMSG由機側(cè)變流器實現(xiàn)發(fā)電控制，由于在實際風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中直流母線電壓通常由網(wǎng)側(cè)變流器來提供，并維持恒定，在此通過直流電源作為直流母線供電電源，并在直流母線上并聯(lián)電阻Rdc作為系統(tǒng)負載，用來消耗PMSG發(fā)出的電能。
圖4a，b為PMSG在傳統(tǒng)DTC和預(yù)測DTC下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩與電流波形，其中轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，轉(zhuǎn)矩給定為-350 N·m，電流有效值為7．4 A，此時PMSG輸出功率為1．5 kW。可見，傳統(tǒng)DTC下，實際轉(zhuǎn)矩在給定轉(zhuǎn)矩值上下波動，紋波水平約為8％，電流THD值為7．29％；預(yù)測DTC下，轉(zhuǎn)矩紋波明顯減小，約為給定值的4％，電流THD值為5．9％，相比于傳統(tǒng)DTC有所改善。
圖4c，d示出PMSG在傳統(tǒng)DTC與預(yù)測DTC下的動態(tài)響應(yīng)波形，轉(zhuǎn)矩均從-350 N·m階躍至-150 N·m，同時電流值也相應(yīng)地減小，預(yù)測DTC和傳統(tǒng)DTC下響應(yīng)時間分別為6．3 ms和6．5 ms，可見所提出的預(yù)測DTC策略保留了傳統(tǒng)SVM-DTC優(yōu)良的動態(tài)特性。
4 結(jié)論
由于DTC策略在每個采樣周期內(nèi)均需進行數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)致相應(yīng)的采樣與控制時間延遲，增大了轉(zhuǎn)矩與磁鏈的控制誤差。為此提出一種基于空間矢量調(diào)制技術(shù)的PMSG預(yù)測DTC策略，該方案通過對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的預(yù)測，可有效彌補時間延遲對系統(tǒng)性能的影響。實驗結(jié)果表明，該預(yù)測算法可有效減小轉(zhuǎn)矩紋波，同時也保留了傳統(tǒng)空間矢量調(diào)制DTC優(yōu)良的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)性能。
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