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风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。变桨距系统是大型风电机组控制系统的核心部分之一,它对机组的安全、稳定、高效地运行具有十分重要的作用。因此开展针对大型风力发电机组变桨距的控制研究具有十分重要的意义。
本文首先介绍了国内外风力发电技术的发展情况,对比分析了液压变桨距系统和电动变桨距系统的优劣。通过电动变桨距系统结构及基本工作原理,研究了以永磁无刷直流电机(PMBLDCM)为动力的变桨距伺服系统。然后介绍了PMBLDCM的结构、工作原理,给出了其数学模型,并详尽介绍了伺服控制中应用最为广泛三闭环控制技术原理及数字化实现的关键方法。在此基础上讨论了直流伺服系统的控制结构,在速度控制环中引入二自由度内模控制(2DOF-IMC)方法,在位置环中引入了积分分离PI控制方法,实现电动变桨距伺服控制系统的指令跟踪性能和抗扰动性能的双优控制,改善了PMBLDCM在低速运行时转矩脉动,仿真实验验证了该方法的有效性。
其次,对基于TMS320F2812DSP的电动变桨距伺服控制系统硬件平台,包括控制模块、主电路以及驱动模块等的设计实现做了详尽描述,给出了DSP控制系统的设计方案、主电路、驱动电路和信号检测模块等的设计方法。同时给出了电动变桨距伺服控制系统软件设计思想,介绍了系统主要模块的程序设计流程,完成了系统主程序及各功能模块的软件设计。
最后,完成系统并进行调试与实验测试。对实验结果进行分析和讨论。实验证明该系统设计满足了电动变桨距伺服控制系统基本要求,为后续更进一步研究改进奠定了基础。