隨著低碳清潔、高效安全的現(xiàn)代能源體系的建設(shè)和推進(jìn),國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)呈穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢(shì)。獨(dú)立變槳距控制系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組三大控制系統(tǒng)之一,承擔(dān)著穩(wěn)定風(fēng)力機(jī)輸出功率和抑制槳葉、塔架等部件振動(dòng)的任務(wù)。本文提出一種新型的永磁直驅(qū)變槳距驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)去掉了行星齒輪減速器,降低了系統(tǒng)故障率,提高了對(duì)槳距角位置的跟隨控制能力。通過理論建模推導(dǎo)、數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)永磁直驅(qū)獨(dú)立變槳距控制系統(tǒng)展開了較為系統(tǒng)的研究。研究工作主要包括:（1）基于動(dòng)量葉素理論分析了槳葉的負(fù)載特性,構(gòu)建了三維風(fēng)速模型。根據(jù)變槳距風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和控制方法,設(shè)計(jì)了基于Coleman變換的獨(dú)立變槳距控制器;根據(jù)2MW風(fēng)力機(jī)的參數(shù)搭建了獨(dú)立變槳距控制仿真平臺(tái),仿真結(jié)果表明獨(dú)立變槳距控制器對(duì)塔架和槳葉的振動(dòng)具有較好的抑制作用。（2）基于矢量控制策略進(jìn)行獨(dú)立變槳距位置控制。設(shè)計(jì)了基于內(nèi)模控制的電流控制器;結(jié)合變槳距負(fù)載特性,設(shè)計(jì)了基于LADRC的速度控制器,提高了系統(tǒng)對(duì)變槳突變負(fù)載的抗干擾能力;設(shè)計(jì)了位置控制器并提出了一種槳距角的定位方法。基于MATLB/Simulink搭建了矢量控制仿真模型,進(jìn)行了速度控制與位置控制仿真,仿真結(jié)果表明LADR... 

【文章來源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IGBT驅(qū)動(dòng)電路

碩士學(xué)位論文46圖中右側(cè)為IGBT驅(qū)動(dòng)引腳，Cx_x、Gx_x、Ex_x引腳分別與IGBT的集電極、門極、發(fā)射極連接。每個(gè)驅(qū)動(dòng)通道的正驅(qū)動(dòng)電壓為+15V，各通道GND與對(duì)應(yīng)的Ex_x相連，VEE提供-9V關(guān)斷電壓，可防止由于IGBT輸入產(chǎn)生的額外電荷而動(dòng)態(tài)開啟。門極開關(guān)信號(hào)Gx_x通過10Ω的電阻R21耦合。Cx_x引腳用于檢測(cè)IGBT開關(guān)飽和電壓CEV，為了避免Cx_x引腳上的尖峰電壓造成錯(cuò)誤檢測(cè)，利用R18與C20構(gòu)成RC濾波器產(chǎn)生消隱時(shí)間，消隱時(shí)間長(zhǎng)短可通過C20進(jìn)行調(diào)整。4.1.5通信電路本文設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器支持多種通信方式，除常用的RS485通信外還支持CAN總線通信和無線串口通信。RS485用于上位機(jī)通信，接口簡(jiǎn)單便于很容易實(shí)現(xiàn)與PC的連接；無線串口用于驅(qū)動(dòng)器調(diào)試時(shí)接收調(diào)試數(shù)據(jù)；CAN總線用于驅(qū)動(dòng)器與風(fēng)電機(jī)組主控制器的通信，可以為變槳距系統(tǒng)提供可靠、實(shí)時(shí)、高效率的信號(hào)傳輸。RS485為半雙工差分通信網(wǎng)絡(luò)接口，通常采用帶屏蔽的雙絞線傳輸，理論最大傳輸距離為3000米。為提高RS485接口對(duì)不同工業(yè)設(shè)備通信端口的適配能力，設(shè)計(jì)隔離的RS485通信接口，如圖4-4所示。圖4-4RS485通信接口原理圖Figure4-4RS485communicationinterfaceschematicDSP的SCI串口信號(hào)經(jīng)雙通道數(shù)字芯片ADUM1201光電耦合隔離，RS485傳輸方向控制信號(hào)DIR，通過光電耦合芯片TLP350隔離，RS485接口側(cè)的供電電源經(jīng)電源模塊WRB0505進(jìn)行隔離，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)和電源的隔離。R10對(duì)A線進(jìn)行上拉，R12對(duì)B線進(jìn)行下拉，防止A、B之間的差分電壓過小而出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象。L2為共模電感，與R11、R13構(gòu)成濾波器，濾除差分線路上的共模噪聲。瞬態(tài)電壓抑制器D2將A、B兩線之間的電壓鉗位在5.8V內(nèi)，保護(hù)各器件不受浪涌電壓的損害。R14為RS485總線終端電阻，J2選擇是否接入終端電阻。

4永磁直驅(qū)變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)器軟硬件設(shè)計(jì)47圖4-5CAN通信接口原理圖Figure4-5SchematicdiagramofCANcommunicationinterfaceCAN為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，其信號(hào)也為差分信號(hào)。本文設(shè)計(jì)的CAN通信接口電路如圖4-5所示，同樣的，對(duì)信號(hào)和電源進(jìn)行了電氣隔離的設(shè)計(jì)�；谛酒琁SO1050實(shí)現(xiàn)CAN總線的差分發(fā)送和差分接收功能；兩個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器D3、D4用于吸收CANH、CANL上的浪涌電壓；隔離電源的地通過電容C13耦合至真正的大地，為差分線路上的共模噪聲提供一條低阻抗的泄放路徑；R15為CAN總線終端電阻。另外，無線串口通信采用成熟的通信模塊，控制器引出DSP的LIN接口即可。由于無線通信本身就具有電氣隔離，該接口無需繁雜的電氣隔離設(shè)計(jì)。4.1.6信號(hào)檢測(cè)電路信號(hào)檢測(cè)包含相電流檢測(cè)，母線電壓檢測(cè)，編碼器信號(hào)檢測(cè)，功率電路溫度檢測(cè)，繞組溫度檢測(cè)等。涉及模擬信號(hào)檢測(cè)和數(shù)字信號(hào)檢測(cè)，模擬信號(hào)利用DSP內(nèi)部的ADC外設(shè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，編碼器信號(hào)接入DSP的eQEP外設(shè)。因此，必須設(shè)計(jì)電路對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為滿足ADC或eQEP外設(shè)的信號(hào)。圖4-6相電流檢測(cè)電路Figure4-6Phasecurrentdetectioncircuit相電流檢測(cè)信號(hào)如圖4-6所示，分為電流信號(hào)采集、放大濾波、電平移位三部分。電流信號(hào)由閉環(huán)霍爾電流傳感器LAH25-NP采集，該傳感器采用第一種接線方式1:1000NK=，額定測(cè)量電流為25A，最大量程為55A，閉環(huán)霍爾電流傳感器有很好的電氣隔離功能，且具有很大的帶寬（DC-200kHz）。LAH25-NP副邊

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2018年中國(guó)風(fēng)電吊裝容量統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)報(bào)[J].   風(fēng)能. 2019(04)
[2]大型風(fēng)力機(jī)葉片非線性流固耦合模型[J]. 呂品,廖明夫,尹堯杰.  太陽能學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]基于LQG的獨(dú)立變槳控制技術(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組氣動(dòng)載荷影響研究[J]. 金鑫,王亞明,李浪,任海軍,何玉林,楊顯剛.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2016(22)
[4]基于改進(jìn)VonKarman模型的風(fēng)力機(jī)來流三維風(fēng)速模擬[J]. 楊從新,郜志騰,張旭耀.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(15)
[5]基于專家系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略研究[J]. 史朝暉,白明,蓋東飛,傅鈞,夏安俊.  電氣應(yīng)用. 2016(12)
[6]永磁同步電機(jī)離線參數(shù)辨識(shí)方法研究[J]. 張瑞峰,詹哲軍,李巖,李國(guó)鋒,尹忠剛.  機(jī)車電傳動(dòng). 2016(03)
[7]自適應(yīng)非奇異終端滑�？刂萍捌湓贐PMSM中的應(yīng)用[J]. 許波,朱熀秋.  控制與決策. 2014(05)
[8]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立變槳距載荷優(yōu)化控制研究[J]. 潘庭龍,馬忠鑫,盧恩超,孫承奇.  控制工程. 2014(02)
[9]GH Bladed和Matlab的交互軟件設(shè)計(jì)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的獨(dú)立變槳控制器仿真研究[J]. 劉興華,敬維,林威.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(22)
[10]基于柔性尾緣襟翼的風(fēng)電葉片氣動(dòng)載荷智能控制[J]. 余畏,張明明,徐建中.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]礦用刮板輸送機(jī)永磁直驅(qū)系統(tǒng)速度控制策略研究[D]. 路恩.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]大型變槳距直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)建模與控制策略研究[D]. 戴巨川.中南大學(xué) 2012
[3]大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)立變槳距控制策略研究[D]. 張純明.沈陽工業(yè)大學(xué) 2011
[4]大型風(fēng)電機(jī)組變槳距控制策略研究[D]. 王哲.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[5]大型風(fēng)力機(jī)功率控制與最大能量捕獲策略研究[D]. 孔屹剛.上海交通大學(xué) 2009
[6]兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D]. 郭洪澈.沈陽工業(yè)大學(xué) 2008
[7]大型風(fēng)力機(jī)變槳距控制技術(shù)研究[D]. 林勇剛.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的研究[D]. 林士琦.大連理工大學(xué) 2016
[2]2MW風(fēng)力發(fā)電變槳驅(qū)動(dòng)控制策略研究[D]. 張斯其.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]風(fēng)機(jī)電動(dòng)變槳驅(qū)動(dòng)器一體化研究[D]. 李釗.上海電機(jī)學(xué)院 2015
[4]橡膠精煉機(jī)外轉(zhuǎn)子永磁直驅(qū)電動(dòng)輥的設(shè)計(jì)與研究[D]. 孫荻.沈陽工業(yè)大學(xué) 2014
[5]用于風(fēng)電獨(dú)立變槳的PMSM設(shè)計(jì)與控制研究[D]. 朱洪成.上海交通大學(xué) 2014
[6]永磁同步電機(jī)變槳伺服系統(tǒng)研究[D]. 許永衡.西南交通大學(xué) 2012
[7]兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組變槳距控制技術(shù)研究[D]. 周波.南京航空航天大學(xué) 2012
[8]兆瓦級(jí)直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 湯彪.湖南大學(xué) 2011
[9]3MW風(fēng)機(jī)變槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 安占國(guó).沈陽工業(yè)大學(xué) 2011
[10]兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組變槳距控制系統(tǒng)的研究[D]. 姜海全.天津理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3413269