直驱永磁风力发电系统原理图

直驱式永磁风力发电控制系统设计

泮斌斌

(浙江海洋学院 机电 学院，浙江 舟山 316000)

摘要

风力发电作为绿色能源在全世界迅速发展，这是解决世界能源危机的重要途径，在这个背景下本文对直驱式永磁风力发电控制系统进行了应用设计。

本文以风力发电的工作原理等基础理论为基本理论，得到一种控制风能的利用效率的变桨控制的基本控制策略；通过比较当前流行的几个风力发电机组的结构和不同控制方案之间的不同特点；分析了直驱式永磁风力发电的性能和特点，最终得出本机组需要采用以“同步高速、无刷励磁旋转、全功率的逆变’’为核心的技术路线。

本论文最后完成了风力发电机控制系统的设计，以控制系统所要实现的功能为基础，根据控制系统的要求，分析了系统输出和输入的信号，简单阐述了组成控制系统的硬件系统的可编程处理器和最主要的控制信号变送器，确定了传感器的类型以及各硬件的配置；以这些为基础讨论了一些控制系统的控制策略，研究设计了主程序的流程图，变桨距控制图，并详细的研究了变桨距的控制过程，得出了控制原理和结构组成。 关键词：风力发电机；控制系统；变桨控制

I

ABSTRACT

Wind power as the rapid development of green

实验一 永磁同步风力发电系统接线实验

一、 实验目的

1. 掌握永磁同步风力发电系统的基本结构及组成； 2. 掌握永磁同步风力发电实验系统各部分间的接线。 二、 实验原理

1. 永磁同步风力发电系统的结构及组成

永磁步风力发电系统主要由模拟风力发电机、双向变流器、电网以及电量监视仪表等部分组成。系统组成及控制原理框图如图1-1所示。

机侧变流器网侧变流器UdDDPMSG模拟风力发电系统机侧控制板光电隔离机侧电流电压测量直流母线电压测量网侧电流电压测量网侧控制板网侧滤波电感电网

图1-1永磁同步风力发电系统原理框图

2.模拟风力发电机

模拟风力发电机即永磁直驱风力发电机组，包括风力机及永磁同步发电机、和增量编码器等组成，其中风力机由三相异步变频调速电动机组成，其由单独地变频控制转动，来模拟风力机转动，如图1-2所示。另外，图1-3中的永磁直驱风力发电模拟系统控制柜里面包含三相变频器，是控制三相异步变频调速电机转动，模拟风机带动永磁同步电机转动发电，风力机的定子接线端接到该控制柜。图1-4中的直驱永磁风力发电机组变频柜里面包含机侧变流器和网侧变流器，是对永磁同步发电机发出的电进行PWM整流和逆变，增量编码器的A、A、B、B、Z、Z信号输出端，以

MW级直驱永磁同步风力发电机的电磁设计 I

摘 要

由于永磁同步发电机结构简单、无需励磁绕组、效率高，因而在中小型风力发电机中得到广泛的应用。并且随着高性能永磁材料制造工艺的提高，大容量的风力发电系统也倾向于使用永磁同步发电机。且直驱式具有总体积小、效率高、安装和维护费用低、可靠性高、对风能波动和负载变化反应快等优点。本课题选择内转子永磁同步发电机作为设计类型,先通过电磁计算确定永磁同步发电机的基本参数，进行电机的初始设计；再分析电机在各种运行状态下的性能，在此基础上设计电机的通风系统并进行通风计算及分析；最后完成MW级直驱永磁同步风力发电机的电磁设计。本课题旨在研究目前已在国外处于主流地位的MW级永磁风力发电机，熟悉大型风力发电机设计的特点，并且大力发展风电技术对于解决能源危机、缓解环境污染状况都有十分重要的意义。

关键词：风力发电，永磁同步发电机，直接驱动，内转子，通风冷却

MW级直驱永磁同步风力发电机的电磁设计

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

第29卷 第21期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.29 No.21 Jul. 25, 2009 8 2009年7月25日 Proceedings of the CSEE ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng. (2009) 21-0008-06 中图分类号：TM 315；TM 464 文献标志码：A 学科分类号：470 40 文章编号：0258-8013

基于载波移相并联的直驱风力发电

并网变流器控制策略

杨恩星，仇志凌，陈国柱，吕征宇

(浙江大学电气学院，浙江省 杭州市 310027)

Control Strategy for Direct-drive Wind Generation Grid Side Converter

Based on Carrier Phase Shifting Parallel

YANG En-xing, QIU Zhi-ling, CHEN Guo-zhu, LÜ Zheng-yu

(C

试比较永磁同步直驱式和双馈感应式风电机组的结构、造价、适用场合和工作特性以及工作原理的不同。

结构

直接驱动式永磁风力发电系统结构如下图，风轮机直接祸合永磁风力发电机，发电机输出由可控硅整流后，再经逆变器将能量发送给电网或蓄电池。双馈结构：叶轮—主轴—齿轮箱—连轴器—发电机（变流器—滑环—转子）—电网

工作原理及工作特性

直驱系统主要由风力机(这里概括为：叶片、轮毂、导航罩)、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。就空间位置而言，交流器和风机总控系统一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。系统中能量传递和转换路径为：风力机把捕获的流动空气的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风力机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化而变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电网同步的可控电能并馈入电网，从而最终实现直驱系统的发电并网控制。直接驱动型采用多极异步电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，从而免去了齿轮箱这一传统部件。Mw级的风力发电机一般需采用3级齿轮增速，将风力机的转速由每分钟数十转增至上千转，齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪声，而且由于机械磨损需要润滑清洗等定期维

赛科门空

监狱监舍门禁系统原理图 详细说明 监狱监舍门禁系统原理图： 一、概述 监狱监舍门禁系统无线组网模式主要应用于一些现场不适合布线或者没有布线条件的场合，通过无线联网方式就可以完成数据的传输通讯，整个系统的功能完全不受影响，它的优势在于可以使用在一些偏远的或者现场环境恶劣的场合，但是相应的也会带来设备成本的增加和后续无线通讯的费用的投入，所以建议如果选用此类组网方案的话，尽量的选用多门控制器，如目前有厂家能实现一控32门的主控+分控方案，其无线组网只需要针对主控，这样就很好的降低组网成本了。 赛科门空

二、系统组成

监狱监舍门禁系统主要包括：前端设备、通讯转输设备、后端管理设备以及综合管理软件平台。

监狱监舍门禁管理硬件系统主要由门禁控制器、汇聚防雷器、读卡器、电锁、门磁、摄像机、硬盘录像机或DVS、声光警号等部分组成，满足了出租屋管理的要求，实现了科学化、智能化管理。 施工人员只需将读卡器、电锁、门磁、摄像机、声光警号等设备接到一体化控制箱内的各设备的对应端口，即可完成整个硬件系统的搭建。管理平台与一体化控制器之间只需一条光纤，即可实现门禁控制器与DVR的联动以及所有门禁系统的管理和操作，大大降

在stand alone模式中安装 Master Mode不安装 Slave Mode

芯片复位由DSP控制，MCBSP口时钟稳定后，由DSP程序控制拉高复位电平 VCC3V3

VCC3V3 C1 0.1uF C2 1uF SCL_M0 SDA_M1 VCC3V3 C10 0.1uF C11 1uF R3 10K R4 10K CS4272_SDOUT

1

CS4272_MCLK CS4272_LRCLK CS4272_SCLK R2 33 CS4272_SDIN

MSMODE

CS4272_RESET R5 10K R6 10K

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

XTO XTI MCCLK LRCK SCLK SDOUT SDIN DGND VD VL SCL/CCLK SDA/CDIN AD0/CS RST

BMUTEC AOUTBAOUTB+ AOUTA+ AOUTAAMUTEC FILT+ AGND VA AINBAINB+ AINA+ AINAVCOM

28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

CS_AOUT_RN CS_AOUT_RP CS_AOUT_LP CS_AOUT_LN

赛科门空

监狱监舍门禁系统原理图 详细说明 监狱监舍门禁系统原理图： 一、概述 监狱监舍门禁系统无线组网模式主要应用于一些现场不适合布线或者没有布线条件的场合，通过无线联网方式就可以完成数据的传输通讯，整个系统的功能完全不受影响，它的优势在于可以使用在一些偏远的或者现场环境恶劣的场合，但是相应的也会带来设备成本的增加和后续无线通讯的费用的投入，所以建议如果选用此类组网方案的话，尽量的选用多门控制器，如目前有厂家能实现一控32门的主控+分控方案，其无线组网只需要针对主控，这样就很好的降低组网成本了。 赛科门空

二、系统组成

监狱监舍门禁系统主要包括：前端设备、通讯转输设备、后端管理设备以及综合管理软件平台。

监狱监舍门禁管理硬件系统主要由门禁控制器、汇聚防雷器、读卡器、电锁、门磁、摄像机、硬盘录像机或DVS、声光警号等部分组成，满足了出租屋管理的要求，实现了科学化、智能化管理。 施工人员只需将读卡器、电锁、门磁、摄像机、声光警号等设备接到一体化控制箱内的各设备的对应端口，即可完成整个硬件系统的搭建。管理平台与一体化控制器之间只需一条光纤，即可实现门禁控制器与DVR的联动以及所有门禁系统的管理和操作，大大降

子原理图设计方法与COPY ROOM

1 原理图的设计

1.1 母原理图中放置图表符

1.1.1 在原理图中放一个图表符

1.1.2 图表符属性设置

双击图表符出现属性设置界面

1.1.3 文件名设置

把需要关联的原理图名子添进去或者点485sub.SchDoc就成了子原理图

选择原理图。所选种的原理图

1.1.4 标识设置

如果需要COPY ROOM（子原理图的电路需要N路，需要设计此处）例子原理图名为485sub.SchDoc,电路中需要三路，标识设置Repeat(485sub,1,3)

文件名和标识都设置完成后，点右下角完成。

标识符变成了由多叠加立体的形状

1.2 母原理图中放置图表入口

1.2.1 在图表符中放置图表符入口

1.2.2 双击图表符入口修改属性

双击

出现属性设计

在属性：名：更改成相对应名称又因此子原理图是多路同电路所以要加repeat（名），依次修改全部各

所有都设置完成

1.2.3 放置网络标号与和端口

点网络标号放置并改成相对应名称与放团里端口并改成相对应名称

端口名与图表符入口名称相对应就行，没必要名子一定要相同，只是方便设计人员记住。

但是网络标号一定要相同，例如485通信输出，在图表符上的网络标号为485

1.5MW永磁直驱风电机组并网变流器的研制*

1122

姚为正，宋运昌，刘刚，赵瑞杰

（1．上海理工大学计算机与电气工程学院，上海，200093 2．许继集团，许昌，461000）

摘要：介绍了永磁直驱风电机组并网变流器系统结构和工作原理，并对并网变流器发电侧和电网侧的控制策略和控制电路进行了研究，在此基础上，研制了一台1.5MW/690V永磁直驱风电机组并网变流器样机，进行了相应的实验研究。实验结果表明，本文采用的控制策略和控制电路正确有效，并网变流器能实现能量的双向传递，具有优良的并网特性。 关键词： 风电机组；变流器 ；矢量控制；并网

Development of Grid-converter for 1.5MW Permanent Magnet Direct Drive Wind Turbine

1122

YAO Wei-zheng ， SONG Yunchang ，LIU Gang ，ZHAO Rui-jie

(1.School of Computer and Electrical Engineering，University of Shanghai for Since and Technology，

Shanghai 200