永磁同步发电机组输出电压控制研究

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永磁同步风力发电系统控制研究

永磁同步风力发电系统控制研究随着气候变化和环境保护意识的日益增强，可再生能源的研究与应用变得越来越重要。

风能作为一种广泛分布且可再生的能源资源，被广泛应用于发电领域。

在风能发电系统中，永磁同步发电机系统因其高效率、高性能和简洁结构而备受关注。

为实现对永磁同步风力发电系统的控制，研究控制策略和算法变得至关重要。

永磁同步风力发电系统的控制是确保发电效率和系统稳定运行的关键。

因此，研究人员们对于系统的控制策略进行了广泛研究，以提高发电系统的性能和可靠性。

首先，针对永磁同步发电机系统的控制，矢量控制是最常用和有效的控制策略之一。

矢量控制通过监测永磁发电机的电流和转速，控制它们的大小和方向，以确保系统的稳定性和高效性。

矢量控制策略采用PI控制器来实现闭环控制，根据当前状态进行动态调整，以使输出电压和转速保持在一个可接受的范围内。

其次，为了提高永磁同步发电机系统的效率和性能，一些高级控制算法被引入。

例如，模糊控制策略能够根据设定的规则和输入参数来自适应地调整系统的控制策略。

这种方法可以提高系统的鲁棒性和适应性，使其能够在不同的工况下具有良好的性能。

另外，基于神经网络的控制算法也被广泛应用于永磁同步风力发电系统的控制中。

神经网络是一种模拟人类神经系统的计算模型，其具有自学习和适应性的能力。

通过训练和优化神经网络模型，可以根据风能发电系统的输入和输出数据，实现系统的自动控制和优化。

神经网络控制具有较高的灵活性和适应性，可以处理复杂的非线性系统。

此外，针对永磁同步风力发电系统控制中的低频振荡问题，一些控制策略也被提出。

例如，采用模型参考自适应控制（MRAC）策略可以有效地抑制低频振荡，提高系统的稳定性和准确性。

MRAC策略通过调整系统的控制参数，根据系统的数学模型来实现对系统的控制。

综上所述，永磁同步风力发电系统控制的研究是提高发电效率和系统性能的关键。

矢量控制、模糊控制、神经网络控制和MRAC策略等多种控制策略和算法被应用于系统的控制中，以提高系统的鲁棒性和适应性。

永磁同步发电机输出电压调节控制研究

电流时的工作情况（设，ｅ为直流励磁电流）。
心
系，其大小为Ｔｅ＝１．５ｎｐｉ，且定子磁动势矢量和永磁
体磁场矢量正交。电枢反应中没有直轴去磁分量，不会因为退磁出现使电机的性能变坏的现象，能保证电机电磁转矩与电枢电流成正比。实际系统中，是依靠转子磁链定向来设计调速系统，使转子永磁
２混合励磁控制原理
混合励磁同步发电机的结构如图１所示。混合
机发电机、小型水力发电机、汽车发电机等都不同
收稿日期：２０１６ — ０２ —０８
励磁同步发电机不仅有永磁体提供励磁，而且定子
变化时，永磁同步电机转子励磁不能调节．转矩绕
０）Ｌ＝ｏ时，气隙磁场只由永磁体产生，磁场强
度只跟永磁体相关；（２）Ｌ＜０时，同一极端的永磁体和铁心磁场方向相同，对定子绕组而言，同一线圈下既有Ｎ极又
的方法。
关键词：永磁同步发电机；混合励磁；矢量控制方法；多绕组变压器；自耦变压器
ＳｔｕｄｙｏｎＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＯｕｔｐｕｔＶｏｌｔａｇｅｉｎＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＧｅｎｅｒａｔｏｒ

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护的日益紧迫，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。

直驱式永磁同步风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator, DDPMSG）作为一种新型风力发电技术，以其高效率、高可靠性以及低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。

本文旨在对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行深入研究。

文章将介绍直驱式永磁同步风力发电机的基本结构和工作原理，为后续建模和控制策略的研究奠定基础。

接着，文章将详细阐述直驱式永磁同步风力发电机组的数学建模过程，包括机械部分、电气部分以及控制系统的数学模型，为后续控制策略的设计提供理论支持。

在控制策略方面，本文将重点研究直驱式永磁同步风力发电机组的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制和电网接入控制。

最大功率点跟踪控制旨在通过调整发电机组的运行参数，使风力发电机组在不同风速下都能保持最佳运行状态，从而最大化风能利用率。

电网接入控制则关注于如何确保发电机组在并网和孤岛运行模式下的稳定运行，以及如何在电网故障时实现安全可靠的解列。

本文还将探讨直驱式永磁同步风力发电机组的控制策略优化问题，以提高发电机组的运行效率和稳定性。

通过对控制策略进行优化设计，可以进一步减少风力发电机组的能量损失，提高风电场的整体经济效益。

本文将对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。

通过本文的研究，可以为直驱式永磁同步风力发电机组的实际应用提供理论指导和技术支持，推动风力发电技术的持续发展和优化。

二、直驱式永磁同步风力发电机组的基本原理直驱式永磁同步风力发电机组（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator，简称DD-PMSG）是一种将风能直接转换为电能的装置，其基本原理基于风力驱动、机械传动、电磁感应和电力电子控制等多个方面。

直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究

直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护压力的加大，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到世界各国的关注和重视。

直驱式永磁同步风力发电系统（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Power Generation System，简称D-PMSG）作为一种新型的风力发电技术，具有高效率、高可靠性、低维护成本等优点，因此在风力发电领域具有广阔的应用前景。

本文旨在深入研究直驱式永磁同步风力发电系统的控制技术，探讨其在实际应用中的性能优化和稳定性提升。

文章首先介绍了直驱式永磁同步风力发电系统的基本原理和组成结构，包括风力机、永磁同步发电机、功率变换器等关键部分。

随后，文章重点分析了直驱式永磁同步风力发电系统的控制策略，包括最大功率点跟踪控制、电网同步控制、有功和无功功率解耦控制等，并讨论了这些控制策略在实际应用中的优缺点。

本文还探讨了直驱式永磁同步风力发电系统在并网和孤岛运行模式下的控制问题，以及系统故障时的保护策略。

通过理论分析和实验研究，文章提出了一些改进的控制方法和策略，旨在提高直驱式永磁同步风力发电系统的运行效率和稳定性，为风力发电技术的发展提供理论支持和实践指导。

本文总结了直驱式永磁同步风力发电系统控制研究的现状和发展趋势，展望了未来可能的研究方向和应用前景。

希望通过本文的研究，能够为直驱式永磁同步风力发电系统的进一步推广和应用提供有益的参考和借鉴。

二、直驱式永磁同步风力发电系统概述直驱式永磁同步风力发电系统（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator System，简称DD-PMSG）是一种新型的风力发电技术，其最大特点在于风力机直接与发电机相连，省去了传统的齿轮增速箱，从而实现了发电机的直接驱动。

永磁同步风力发电机组控制策略的仿真研究

常规并网型永磁同步变速风力机组通常由风力机、水磁同步发电机、变桨机构、变流器以及控制电路组成。早期对于中小功率场合，交直交并嘲变流器一般都采用■极管格流桥加ｂｏｏｓｔ变换器结构…¨１，即永磁同步机接三相二极管整流桥，后面的ｂｏｏｓｔ变换器用来做最大功率点跟踪．再通过接人的ＰＷＭ变换器来控制功率因数和直流母线电压，最后通过级联网侧ＰＷＭ变换器的方法连到电网。
可近似化简为：Ｔ＝—｝ｎｐ哆ｉ。＝—｝ｎｐ哆Ｉｉ。ｌｓｉ惦，式中６为
转矩角。可以看出若６＝９０。则单位定子电流产生转矩最大，
转矩与ｉ。成正比。在定予电流给定的前提下，若最有效地产生转矩，定子电流只有交轴分量为最好。为了简化控制，取电
流直轴分量为零，即，ｉ，ｄ＝ｉｄ＝０，ｉ。＝ｉ，＝ｉ。，代人上述条件，可化简得到式（５）的方程：
３机组的数学模型及控制原理３．１风力机特性与机械传动模型
风力机及传动部分模型与双馈等其它类型的机组中都是类似的，输出特性的区别只在于风力机或传动部分本身的型号与参数上。３．１．１转轴传动模型
风力机转矩Ｔ。经过传动机构输出转轴转矩Ｔ。ｍ，该转轴与发电机转子轴连接，给发电机输入机械转矩ＴＧ。
目前应用永磁同步发电机的风电机组按照传动方式分为：齿轮箱传动型、直接驱动型和混合型。并且随着风力发
收稿口期：２００８—２—２３修州Ｉ：１期：２００８—０３—０３
————２６４—．——
电技术的不断发展，无齿轮箱系统的直驱方式越来越引起人们的关注，与提高机组控制性能和稳定性相关的无速度传感器、直接转矩控制等技术在风力发电领域中的应用研究也正在成为当前风力发电技术研究的热点。
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ（ＰＭ）ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；Ｂａｃｋ—ｔｏ—ｂａｃｋｃｏｎｖｅｎｅｒ；Ｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ；Ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ

直驱式永磁同步风力发电机输出功率平滑控制

出有功功率恒定，发电机组稳定运行。
荑键词Ｐ风力容鹂ｉ；装熙角控制；有功功率平衡ＯｕｐｔｏｒｍｏｔｉｇＣｏｔｏｆｒｃ－ｒｖｎＰｒｎｎｔｕｗｅｐＳｏｈｎｎｒｌｅｔｄｉｅｅｍａｅｔｏＤｉ
ＭａｎｔｙｃｒｎｕｎｒｔｒｆｒｉｄＴｒｉｅｇｅｎｈｏｏｓＧｅｅａｏｏｎｕｂｎＳＷ
电机组正常、高效、可靠运行的关键技术之一［。６１
收稿日期：２０－１０９１— ８１
３０
本文以一实际工程为背景，分析直驱式永磁
技术应用・能源新
同步风力发电机组的变桨矩运行特性。采用ＰＬＣ来实现发电机输出有功功率的平滑控制，并将此
机并人电网之前由速度控制器根据发电机的转速
反馈信号和风速信号进行变桨距控制；发电机并人电网之后，功率控制器起作用，功率控制器通
ｍａｉｇｕｅｏＬｏｃｎｒｌｈｉｈａｇｅｔｅｃｎｏｔｔｇａｅｐｔｅｏｔｕｃｉｅｐｗｅｆｈｉｃ－ｋｎｓｆＣｔｏｔｅｐｔｎｌ；ｈｏｔｌｒｅｙｃｎｋｅｕｐｔｔｏｒｏｅｄｒｔＰｏｔｃｒｓａｈａｖｔｅ
ＹＡＮＧｅｈｎＰｉｏｇ
ｆｃｏｌｆｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＩｎｒｎｏｉｎｖｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｏ，Ｓｈｏｏｆｒｔｎｉｅｒ，ｎｅｇｌＵｉｅｓｙｏｉｅｄＴｃｎｌ￣ＩｏｎＭｏａｔＳｎａ

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略1. 本文概述随着全球能源结构的转型和对可再生能源需求的不断增加，风能作为清洁、可再生的能源之一，在电力生产中扮演着越来越重要的角色。

永磁直驱风电机组（PMSG）因其结构简单、效率高、维护成本低等优点，已成为风力发电领域的研究热点。

在PMSG系统中，双PWM （脉宽调制）变换器的协调控制策略对于提高系统性能和效率具有至关重要的作用。

本文旨在研究和探讨永磁直驱风电机组中双PWM变换器的协调控制策略。

将详细分析PMSG的工作原理和双PWM变换器在其中的作用，以及现有控制策略的优缺点。

接着，本文将提出一种新型的双PWM变换器协调控制策略，该策略通过优化变换器的工作参数，实现更高效的能量转换和更平稳的输出电压。

本文还将通过仿真实验验证所提控制策略的有效性。

仿真结果将显示，相较于传统控制策略，所提策略在提高系统效率、减少功率损耗、增强系统稳定性等方面具有明显优势。

本文将对研究成果进行总结，并对未来研究方向提出展望，以期为进一步提高永磁直驱风电机组的性能和推动风力发电技术的发展提供参考和借鉴。

2. 永磁直驱风电机组系统概述永磁直驱风电机组（Permanent Magnet Synchronous Generator，简称PMSG）作为一种高效、可靠且维护成本较低的风电发电技术，在现代风力发电领域得到了广泛应用。

该系统的主要特点是发电机转子采用永磁体励磁，省去了传统的滑环和电刷结构，实现了直接驱动风轮旋转并同步发电，从而提高了系统的整体效率和可靠性。

永磁直驱风电机组通常包括以下几个关键部分：永磁同步发电机、变桨机构、齿轮箱（在直驱系统中通常省略）、以及用于实现最大功率跟踪和电网兼容性的双PWM变换器系统。

双PWM变换器分别负责直流侧电压调节与交流侧并网控制，通过适当的变换策略，不仅能够确保风电机组在宽风速范围内高效运行，还能够在各种电网条件下实现稳定并网、无功功率补偿及低电压穿越等功能。

永磁同步电机工作原理及控制策略

永磁同步电机工作原理及控制策略永磁同步电机工作原理及控制策略1. 引言•什么是永磁同步电机？•为什么永磁同步电机被广泛应用？2. 工作原理•永磁同步电机的结构•永磁同步电机的磁链控制原理–磁链定向控制–稳态电压控制–直接转矩控制3. 控制策略•电流矢量控制–空间矢量调制(SVM)–直接转矩控制(DTC)•速度闭环控制–PI控制器–模糊控制–预测控制4. 永磁同步电机的优势•高效率•高转矩密度•高控制精度•低采购成本5. 应用领域•汽车工业•风力发电•工业自动化6. 总结•在电动车、风力发电和工业自动化领域，永磁同步电机具有巨大潜力和优势。

•控制策略的选择应根据具体应用场景和要求进行评估和选择。

以上是关于永磁同步电机工作原理及控制策略的一份策略类型文章，通过使用Markdown格式，清晰地展示了文章的结构和内容，力求提供清晰明了的信息。

1. 引言永磁同步电机是一种常见且重要的电机类型，被广泛应用于各个领域。

本文将介绍永磁同步电机的工作原理以及不同的控制策略。

2. 工作原理永磁同步电机的结构包括定子和转子。

其工作原理是通过控制磁链实现电机的转动。

磁链控制有多种方法，包括磁链定向控制、稳态电压控制和直接转矩控制。

3. 控制策略电流矢量控制电流矢量控制是常用的控制策略之一，其中最常用的方法是空间矢量调制(SVM)和直接转矩控制(DTC)。

SVM通过调节电流矢量的方向和大小来控制电机的运行，而DTC则是直接控制电机的转矩和磁通。

速度闭环控制速度闭环控制是另一种常见的永磁同步电机控制策略。

其中，常用的控制方法包括PI控制器、模糊控制和预测控制。

这些控制方法通过测量电机的速度并根据目标速度和实际速度之间的差距来调整电机的控制参数，以实现精确的速度控制。

4. 永磁同步电机的优势永磁同步电机具有许多优势，使其在各个领域得到广泛应用。

- 高效率：永磁同步电机具有较高的能量转换效率。

- 高转矩密度：相比其他类型的电机，永磁同步电机能够提供更大的转矩输出。

永磁直驱风力发电机输出电压控制策略研究

永磁直驱风力发电机输出电压控制策略研究摘要：目前伴随着我国风力发电机和太阳能发电技术越来越完善，为了保证电网稳定运行，现如今在风力发电机的过程中，应用主要的类型便是为永磁同步发电机，并且随着我国经济建设快速发展和电网容量的扩大，风力发电组已经成为我国电力行业发展中不可缺少的重要组成内容，目前我国风力发电机组的安装容量不断增加，新增加的风力发电机组安装容量也位居世界前列，随着风能的利用效率得到提高，我国新能源利用率也会得到相应的提升，进一步为我国经济发展作出一定贡献。

关键词：永磁直驱；风力发电机；输出电压；控制；分析引言：对于能源而言，作为我国一项重要的资源，和国民经济发展存在密切联系，同时国家的发展也离不开能源，在石化能源等一些不可再生能源持续消耗的情况下，对持续发展的清洁能源进行开发已经成为现如今的进行重要研究的重要性问题。

而风力发电作为一项重要的内容，但是其风电机组在电压输出侧稳定性方面依然需要加强研究，因为输出电压不稳定，会导致电网安全受到隐患，所以对于本文而言，主要对我国的风力发电系统的种类和特点进行分析，进而概况永磁直驱风力发电系统，最终为我国永磁直驱风力发电机输出电压控制提供出建议，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。

1.分析风力发电系统的种类和特点当前随着风力发电行业的快速发展，风力发电除了进行多次升级换代，早期的风力发电系统多数都为恒速恒频发电系统，主要使用鼠笼式感应发电机（Squirrel-cage induction generator，SCIG）进行能量转换。

鼠笼式感应发电机转速恒定，具有造价成本低、组成部分简单和运行稳定等优点。

但因其风力机转速恒定，在风速变化时不能根据实时风速调整其转速以实现对最大风能的跟踪利用。

并且其各组成部分之间是刚性耦合的，在风速快速变化时会使叶片承受较大的扭矩，风机转动轴、齿轮箱等部件也要承受较大的机械应力，从而降低了其使用寿命。

随着现代电力电子技术的发展和突破，目前大功率风力发电系统中，更为先进的变速恒频风力发电系统逐渐取代了恒速恒频风力发电系统成为行业主流。

直驱式永磁同步风力发电机低电压穿越控制

直驱式永磁同步风力发电机低电压穿越控制目前，关于风力发电系统的低电压穿越研究大多针对双馈型风力发电机组，需采用主动式或被动式Crowbar来避免风力发电机变流器的过电压和过电流，虽然可以满足并网准则对低电压穿越的要求，但存在以下固有问题：（1）双馈电机变为不受控的异步发电机后，稳定运行的转速范围受最大转差率限制而变小，若变桨系统未能快速限制捕获的机械转矩，仍很容易导致转速飞升。

（2）由于Crowbar动作前后，发电机的励磁分别由变流器和电网提供，两种状态的切换会在低电压穿越过程中对电网造成无功冲击。

（3）即使在低电压穿越过程中网侧变流器保持联网，受其容量限制，提供的无功功率主要供给异步发电机建立磁场，而对系统的无功支持很弱。

对于永磁同步发电机来说，发电机经由全功率整流器通过交—直—交转换接入电网，发电机和电网不存在直接耦合。

电网电压的瞬间降落会导致输出功率减小，而发电机的输出功率瞬时不变，这将导致功率不匹配，引起直流母线电压上升，威胁电力电子器件安全。

如果采取措施稳定直流母线电压，又会导致输出到电网的电流增大，同样会威胁变流器的安全。

但是当变流器直流侧电压在一定范围波动时，发电机侧一般都能保持可控性，在电网电压跌落期间发电机可以保持很好的电磁控制，所以直驱式永磁同步发电系统的低电压穿越相对容易。

事实上直驱机组在电网故障下运行仍然会产生很多问题。

以永磁同步风力发电机组为例，在电网故障情况下，以常规电流控制为基础的功率变换器直流母线电压可能超出额定值，网侧变换器输出电流增大可能危及电力电子器件的安全运行，网侧变换器输出功率含有2倍工频波动，直流母线电压含有2倍工频纹波，网侧变换器输出电流含有负序分量和谐波等。

因此，必须解决直驱式风力发电机组在电网故障下运行面临的诸多问题，提高其故障穿越能力，满足故障穿越标准。

文献［75］对直驱式风力发电故障穿越控制方法进行了综述分析。

首先根据电网故障特征，分析了直驱风力发电机组在故障运行条件下的功率关系，根据分析结果将电网故障情况下机组实现故障穿越所面临的问题总结为由电网电压正序分量有效值下降带来的“有功不平衡”和电网电压负序分量带来的“功率波动”两类问题。

无电解电容逆变器永磁同步电机驱动系统控制研究

电气传动2015年第45卷第7期无电解电容逆变器永磁同步电机驱动系统控制研究尹泉，吴根平，罗慧，陈凯，刘缘（华中科技大学自动化学院多谱信息处理技术国家级重点实验室，湖北武汉430074）摘要：在单相交流输入逆变器永磁同步电机驱动系统中，母线侧通常采用大电解电容使母线电压稳定。

然而大电解电容体积大、寿命有限，而且为了改善网侧电流质量，还需要增加功率因数校正（PFC ）电路。

为了解决这些问题，分析了母线无电解电容的电机驱动系统的特性，提出了一种基于“平均电压裕度”的网侧高功率因数的dq 轴电流分配策略。

仿真实验结果验证了所提出的控制方法的正确性和可行性。

关键词：单相输入；无电解电容；永磁同步电机；高功率因数；平均电压裕度中图分类号：TP273文献标识码：AControl of Inverter Without Electrolytic Capacitor for Permanent Magnet Synchronous Motor DriveYIN Quan ，WU Gen⁃ping ，LUO Hui ，CHEN Kai ，LIU Yuan（National Key Laboratory of Science and Technology on Multispectral Information Processing ，School of Automation ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，Hubei ，China ）Abstract:A large DC⁃link electrolytic capacitor is usually used to provide stable DC⁃link voltage in a single⁃phase input inverter for interior permanent magnet synchronous motor （IPMSM ）drive.However ，the large electrolytic capacitor occupies a large volume and its lifetime limits the lifetime of the converter in many cases.Power factor correction （PFC ）circuits are added to correct the grid current quality.In order to deal with these issues aforementioned ，a new motor drive system without DC⁃link electrolytic capacitors was proposed and a new d ⁃and q ⁃axis current distribution strategy based on the concept of “average voltage margin ”for the high grid power factor waspresented.The simulation results illustrate the validity of the proposed method.Key words:single phase input ；without electrolytic capacitor ；permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；high power factor ；average voltage margin基金项目：国家自然科学基金（61374049）；中央高校基本科研业务费（2014QN169）作者简介：尹泉（1968-），男，博士，副教授，Email ：****************家用空调的变频器前级为单相工频交流输入的不可控整流器，母线用大电解电容稳定母线电压。

谈变速永磁同步发电机的控制策略

控制策略基础
在变速永磁同步发电机的控制中，通常采用矢量控制策略。该策略通过控制发电机的励磁电流和转矩电流，实现对发电机输出电压和频率的精确控制。同时，为了提高发电机的动态性能和稳定性，还需要考虑发电机的参数变化、负载变化等因素。
03
变速永磁同步发电机的控制策略
转速控制策略
转速反馈控制
通过转速传感器检测发电机转速，将转速信号反馈到控制器，控制器根据设定转速与实际转速的偏差，输出控制指令调节发电机的电磁转矩，实现转速的闭环控制。
谈变速永磁同步发电机的控制策略
汇报人： 2023-12-18
目录
• 引言 • 变速永磁同步发电机的基本原
理 • 变速永磁同步发电机的控制策
略
目录
• 变速永磁同步发电机的优化控制策略
• 变速永磁同步发电机的实验验证与性能评估
• 结论与展望
01
引言
变速永磁同步发电机概述
01
02
03
结构特点
无功补偿控制
在电力系统中，无功功率对电网电压和稳定性有很大影响。通过无功补偿控制，可以调节发电机的无功功率输出，保持电网电压稳定。
电压控制策略
电压反馈控制
通过电压传感器检测发电机端电压，将电压信号反馈到控制器，控制器根据设定电压与实际电压的偏差，输出控制指令调节发电机的电磁转矩和励磁电流，实现端电压的闭环
控制。
恒压恒频控制
在风力发电系统中，由于风速是变化的，发电机端电压也会发生变化。为了保持端电压稳定，需要实现恒压恒频控制。通过检测风速和发电机转速，控制器计算出当前风速下的恒压恒频值，输出控制指令调节发电机的电磁转矩和励磁电流，使发电机运行在恒压
恒频值附近。

永磁同步电机在dq坐标系下电压方程

永磁同步电机是一种高效、节能的电动机，广泛应用于电动汽车、风力发电和工业生产等领域。

在永磁同步电机的控制中，dq坐标系是一种常用的坐标变换方式，通过dq坐标系下的电压方程可以有效地控制永磁同步电机的转速和转矩。

本文将详细介绍永磁同步电机在dq坐标系下的电压方程，希望能帮助读者更深入地理解永磁同步电机的控制原理。

1. 永磁同步电机的基本原理永磁同步电机是一种将永磁体作为磁场源，通过电流在定子和转子之间产生磁场，从而实现电能转换为机械能的设备。

其工作原理是利用转子磁场和定子磁场之间的相互作用来产生转矩，驱动电机转动。

2. dq坐标系下的电压方程在dq坐标系中，电机的电压方程可以表示为：\[\begin{bmatrix}u_d\\u_q\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}R_s \omega L_m \\-\omega L_m R_s\end{bmatrix}\begin{bmatrix}i_d\\i_q\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}0\\\omega \phi_m\end{bmatrix}\]其中，$u_d$和$u_q$分别代表dq坐标系下的电压，$R_s$代表定子电阻，$\omega$代表电机的角速度，$L_m$代表磁链感应，$i_d$和$i_q$分别代表dq坐标系下的电流，$\phi_m$代表磁链。

3. 各项参数的物理意义在上述电压方程中，$R_s$代表了电机定子的电阻，可以通过实验测得。

$\omega L_m$代表了电机的自感，是电机的一个重要参数。

而磁链感应$\phi_m$则代表了永磁同步电机转子上的磁通量，是永磁同步电机工作的关键参数。

4. dq坐标系下的电压方程分析通过dq坐标系下的电压方程，可以得到电机在dq坐标系下的电压与电流的关系，进而可以实现对永磁同步电机的控制。

在控制过程中，需要考虑到电机的转速和转矩等因素，以实现对电机的精准控制。

大功率永磁同步发电机低电压调整率研究

出电压计算公式为&
ZZ 槡7'$[8$D@M$Q3)F/$D ?8$D !.&F./1?@&3)F1#
?8D !.&:OK1[@&K%/1#
!!#
其中 7' 为额定负载时直轴内电动势 !E#%8D
为额定电流!$#%/D 为内功率因素角%1 为功率因
素角'
7' Z#;##UD9'09112D
均增加%电压调整率也随之增加%铁心长度每增加 " **%电压调整率平均增加 %>'k ' ?>@! 每相串联匝数的影响
电枢绕组每相的串联匝数 < 与空载反电动势 *额定负载时的直轴电动势 *直轴电枢反应电抗 * 交轴电枢反应电抗均成正比关系'且每相串联匝数减小时 %空载反电动势的变化要小于交轴电枢反应电抗'样机取值为 &#%且由于样机是采用双层绕组 %因此取间隔点值 $%采样结果如下 '
级数相数额定电压定子外径定子内径转子外径转子内径铁心长度磁钢厚度气隙长度电压调整率
数值 !$%WS '!%%L+*
&$ ' '!%: #%%** $B"** $B$** &%%** &'%** &"** &>"** A>B'
首先对各参数对电压调整率的影响进行单一

同步发电机励磁控制系统实验报告

同步发电机励磁控制系统实验摘要：本课题主要针对如何提高和维持同步发电机运行的稳定性，是保证电力系统安全、经济运行，及延长发电机寿命而进行的同步发电机励磁方式，励磁原理，励磁的自动控制进行了深入的解剖。

发电机在正常运行时，负载总是不断变化的，而不同容量的负载，以及功率因数的不同，对发电机励磁磁场的作用是不同的，对同步发电机的内部阻抗压降也是不一样的。

为了保持同步发电机的端电压稳定，需要根据负载的大小及负载的性质调节同步发电机的励磁电流，因此，研究同步发电机的励磁控制具有十分重要的应用价值。

本课题主要研究同步发电机励磁控制在不同状态下的情况，同步发电机起励、控制方式及其相互切换、逆变灭磁和跳变灭磁开关灭磁、伏赫实验等。

主要目的是是同学们加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；了解微机励磁调节器的基本控制方式。

关键词：同步发电机；励磁控制；它励第一章文献综述1.1概述向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。

励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。

发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故，这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定，因此必须要提高励磁系统的可靠性，而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。

我国电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类，一类是直流励磁机励磁系统，另一类是半导体励磁系统。

1.2同步发电机励磁系统的分类与性能1.2.1 直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源，供给发电机转子回路的励磁电流。

其中直流发电机称为直流励磁机。

直流励磁机一般与发电机同轴，励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流，形成有碳刷励磁。

直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。

自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的，他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机，因此所用设备增多，占用空间大，投资大，但是提高了励磁机的电压增长速度，因而减小了励磁机的时间常数，他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。

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ｌｏｏｐ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｙｓｔｅｍｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂ／
２０１７年第４期
工业仪表与自动化装置
・７７・
永磁同步发电机组输出电压控制研究
宫佳鹏，张锦，冯京京，曲鸿，骆志伟，付进军
（北京航天发射技术研究所，北京１０００７６）
摘要：该文建立了永磁同步发电机数学模型，得到了永磁同步发电机在ｄ—ｑ轴旋转坐标系下
Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｈａｇｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｈａｓｂｅｔｔｅｒｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．
的控制方程，由此得到了发电机输出电压控制方程，设计电压外环、电流内环的双闭环控制策略。
利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件对永磁同步发电机系统进行了仿真分析，设计了双闭环控制参数，验证了系统能够实现输出电压恒定控制，并且具有较好的动态响应特性。
ｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｖｏｌｔａｇｅｏｕｔｅｒｌｏｏｐａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｉｎｎｅｒ
ＧＯＮＧＪｉａｐｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉｎ，ＦＥＮＧＪｉｎｇｊｉｎｇ，ＱｕＨｏｎｇ，ＬＵＯＺｈｉｗｅｉ，ＦＵＪｉ￣ｕｎ
（ＢｅｉｊｉｎｇｔｎｏｆＳｐａｃｅＬａｕｎｃｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）
关键词：永磁同步发电机；输出电压；闭环控制
中图分类号：ＴＭ３４１文献标识码：Ａ文章编号：１０００— ０６８２（２０１７）０４— ００７７— ０４
Ｒｅｓｅｒａｃｈｏｎｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔ方法包括双转子或双定子调
压、组合励磁调压、电力电子变换调压、双绕组多插头变压控制 ¨ Ｊ，也有通过有限元分析方法分析永磁同步发电机参数性能从而改善发电机性能。该文以发电机输出直流母线电压为控制目标，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｕｉｌｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｏｂｔａｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄ —ｑａｘｉｓｒｏｔａｔｉｎｇｃｏｏｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｇｏｔｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＭＳＧ；ｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ；ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ
Ｏ弓ｌ言
在高压直流发电系统中主要应用有刷直流电机，该类型电机体积大、可靠性低、使用环境要求高，随着电力电子变换技术和微型计算机控制技术的快速发展，以交流发电机通过电力电子器件将交流电变换为直流。相比于有刷直流发电机，永磁同步发