基于同步参考坐标系PLL的永磁直驱风电机组转速测量方法研究

黄 正，黄凌翔，胡书武，童剑雄

（哈电风能有限公司风电研究所，湖南 湘潭411102）

直驱型风力发电系统采用风机直接驱动多极低速永磁同步发电机发电，然后通过全功率变流器将转换后的电能并入电网，相较于双馈异步电机风电系统，因其省去传动齿轮箱而提高了系统效率和运行可靠性[1]。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）体积小、重量轻、效率高而且具有电磁转矩纹波系数小、高转矩惯性比、高能量密度、动态响应快、过载能力强等优点[2-3]。永磁直驱风力发电机转速即轮毂转速是风电机组的关键控制参数，转速信号失真会造成风机控制紊乱，机组发电效率降低，故障率增加，情况严重时将导致其零部件的疲劳载荷加大、使用寿命缩短，同时对风机的安全性造成影响。随着行业对长叶片机组需求量的增加、高塔技术与独立变桨技术的兴起，对发电机转速的测量精度、稳定性提出更高的要求。如果发电机转速失真问题无法解决，也会对大容量与长叶片机组设计造成严重影响。为了实现永磁直驱风力发电机组的高精度、高动态性能控制，需要实时获取转子的转速和位置信息。在大多数永磁同步电机变速驱动系统中，传统的方法是通过一些轴传感器（如编码器、旋转变压器等）来获得转子状态信息[2-4]，但是这种机械式传感器会增加控制系统的成本，在可靠性方面也会有所降低。一般陆上风机滑环安装于轮毂整流罩顶部或者发电机中心位置，转速编码器安装于滑环的定子端顶部。……