風(fēng)力發(fā)電開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，資源和環(huán)境問題開始凸顯。清潔的可再生能源成為能源需求的方向，風(fēng)能具有無污染、可再生的優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到人們的重視。在這一背景下，各國科學(xué)界投入大量精力研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電既可以有效地利用自然資源，又不會產(chǎn)生污染環(huán)境的附加物，是一種理想的發(fā)電方式。本課題分析了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，介紹了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀。對不同風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行比較，明確了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢。
　　

2、開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新類型的發(fā)電設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、耐高溫、容錯能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且具有良好的低速直驅(qū)性能，在低速直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電中具有良好的應(yīng)用前景。本文圍繞開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)(Switched ReluctanceGenerator，SRG)在小型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用，進(jìn)行理論分析、仿真研究，并在自主開發(fā)的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了研究工作。
　　首先，闡述了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，對發(fā)電機(jī)勵磁和發(fā)電過程進(jìn)行

3、了詳細(xì)的解析分析，重點(diǎn)研究了相電流的解析表達(dá)式。介紹了發(fā)電機(jī)自勵發(fā)電和他勵發(fā)電兩種發(fā)電勵磁模式。在原理分析的基礎(chǔ)上總結(jié)了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的控制方式。
　　其次，基于電磁場有限元分析得出的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)不同定轉(zhuǎn)子位置處的磁化曲線，考慮電機(jī)鐵芯飽和的影響，采用Matlab/Simulink軟件環(huán)境建立了外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的非線性數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)分析了模型每個模塊的結(jié)構(gòu)與功能。同時采用電磁場的有限元方法對外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的發(fā)電過程進(jìn)行

4、了仿真，以驗(yàn)證基于Matlab軟件所建仿真模型的正確性。
　　再次，基于前述建立的開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)仿真模型，對電機(jī)的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)性能進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。在分析的電機(jī)的控制策略和輸出特性的基礎(chǔ)上，研究起勵電壓、開通角、關(guān)斷角、轉(zhuǎn)速和外接穩(wěn)壓電容等控制參數(shù)對開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)發(fā)電過程及穩(wěn)定發(fā)電電壓的影響;同時對開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組缺相故障進(jìn)行了仿真分析，以改善開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的發(fā)電容錯能力。
　　最后，基于前述的仿真研究結(jié)果，研制出外

5、轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并在實(shí)驗(yàn)平臺上并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。該系統(tǒng)以TI公司的TMS320F2812控制芯片為核心?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括功率變換器、位置傳感器及控制器的設(shè)計(jì);軟件部分主要是DSP控制程序。這兩個部分的設(shè)計(jì)相互配合，共同控制開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。在開發(fā)的外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行相關(guān)信號測試和器件的功能測試，并進(jìn)行發(fā)電實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證理論研究和仿真研究的結(jié)論，以