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电机侧变流器控制系统1 10中加入变结构控制的本发明的直驱永磁同步风力发电系统的原理图。本发明的直驱永磁同步风力发电系统中线有技术同样还包括风力机、传动机构、永磁同步发电机、电机侧变流器、直流侧电容、电网侧变流器和电网侧变流器控制系统120 (电网侧变流器控制系统20相同)。由于采用电机侧变流器控制发电机，并且永磁同步发电机的数学模型是非线性耦合系统，使得设计电机侧变流器变得较为复杂。本发明采用矢量控制、逆系统方法和滑模变结构控制相结合的控制策略设计其控制系统。首先，采用非线性控制中的逆系统方法求解原系统的逆系统，并将其与原系统一起组成伪线性系统，实现系统的线性化解耦，然后，采用指数趋近律的方法设计伪线性系统的滑模变结构控制单元。下面，结合理论推导和原理图解释本发明所采用的直驱永磁同步风力发电系统的控制系统及其控制方法。电机侧变流器控制系统110包括数学模型建立单元130，功率控制环设计单元140，变结构控制单元150，伪线性系统单元160，以及正弦脉宽调制单元170。对电机侧变流器控制系统110的各组成部分的工作原理及其控制方法进行详细说明 数学模型建立单元130结合转子磁链定向矢量控制建立PMSG在Dq坐标系下的数学模型。PMSG采用转子磁链定向矢量控制，在Dq坐标系下，Q轴超前于D轴90°，将转子永磁体的磁链方向定向于D轴,定子电压、电流正方向遵循电动机惯例,贝U可以得出其在Dq坐标系下的定子电压、磁链、电磁转矩及运动方程如下定子电压、磁链方程为
权利要求
1.一种直驱永磁同步风力发电系统的电机侧变流器控制系统，其特征在于，包括 数学模型建立单元，结合转子磁链定向矢量控制，建立永磁同步发电机在Dq坐标系下的数学模型； 功率控制环设计单元，大风能捕获原理和永磁同步发电机功率方程之间的关系，得出功率环的指令值，并通过对该指令值与实测功率反馈值进行PI型调节器运算，得出电流环的指令值； 变结构控制单元，采用指数趋近律的设计方法设计出伪线性系统的滑模变结构控制律； 伪线性系统单元，求出永磁同步发电机的逆系统表达式，并将其串联在原系统之前构成伪线性系统，将上述滑模变结构控制律代入上述逆系统表达式中，反解出原系统的控制量作为输出；以及 正弦脉宽调制单元，将上述伪线性系统单元输出的控制量经Park逆变换和正弦脉宽调制，得出电机侧变流器的驱动控制信号。
2.一种直驱永磁同步风力发电系统，其特征在于，包括风力机，传动机构，永磁同步发电机，电机侧变流器，直流侧电容，电网侧变流器，电机侧变流器控制系统，以及电网侧变流器控制系统， 其中，电机侧变流器控制系统包括 数学模型建立单元，结合转子磁链定向矢量控制，建立永磁同步发电机在Dq坐标系下的数学模型； 功率控制环设计单元，由最大风能捕获原理和永磁同步发电机功率方程之间的关系，得出功率环的指令值，并通过对该指令值与实测功率反馈值进行PI型调节器运算，得出电流环的指令值； 变结构控制单元，采用指数趋近律的设计方法设计出伪线性系统的滑模变结构控制律； 伪线性系统单元，求出永磁同步发电机的逆系统表达式，并将其串联在原系统之前构成伪线性系统，将上述滑模变结构控制律代入上述逆系统表达式中，反解出原系统的控制量作为输出；以及 正弦脉宽调制单元，将上述伪线性系统单元输出的控制量经Park逆变换和正弦脉宽调制，得出电机侧变流器的驱动控制信号。
