微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)啟動與電能轉換技術的研究.pdf

1、分布式發(fā)電作為大型發(fā)電機組必要而有益的補充，受到了世界各國廣泛關注。由微型燃氣輪機組成的高轉速發(fā)電系統(tǒng)，由于其具有啟動速度快、機動性能好、運行效率高和能量體積比大的特點，在軍事和民用方面已逐漸推廣。同時，微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)在應用過程中，不但可以單機運行，提供緊急、便捷電源，而且還可以實現(xiàn)并網(wǎng)連接，改善電網(wǎng)的供電質量和高峰用電緊張的狀況。為了進一步提高和完善微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，本文從整個發(fā)電系統(tǒng)相關理論和技術上進行了較為全面深入的研究

2、。
　　基于航空發(fā)電機渦輪增壓的微燃發(fā)電技術不斷成熟，系統(tǒng)所用的高速永磁同步電機可以實現(xiàn)高功率密度運行，減小體積并降低了制造成本。本文在建立了高速永磁電機動態(tài)數(shù)學模型的基礎上，充分考慮PWM驅動狀態(tài)，推導了整個啟動系統(tǒng)基于開關函數(shù)的數(shù)學模型。在此基礎上，研究高速永磁電機PWM驅動中電流諧波的產(chǎn)生機理及其對渦流損耗的影響，提出減少渦流損耗的措施；綜合啟動過程中功率器件的開關損耗和電機損耗，得到開關頻率選擇的優(yōu)化依據(jù)。
　　提出

3、微型燃氣輪機啟動子系統(tǒng)基于霍爾傳感器實現(xiàn)最大轉矩電流比(MTPA)的直接轉矩控制(DTC)方案。在轉矩閉環(huán)控制中，解決電機高速運行狀態(tài)下功率角的準確計算問題；利用霍爾位置傳感器解決了高速永磁同步電機啟動時初始位置檢測和空間矢量合理選擇問題，提出相應的電機啟動方法；為了更有效提高磁鏈的觀測精度，研究定子電阻參數(shù)補償有效的方法。結合升速和暖機狀態(tài)的電機磁鏈和轉矩的實際要求，設計效率最優(yōu)啟動方案，保證蓄電池有限能量的情況下一次快速啟動。

4、>　　PWM并網(wǎng)控制技術是實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的核心。參考網(wǎng)側的電壓幅值和相位是并網(wǎng)的基本條件，保持幅值和相位關系涉及到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。為了提高并網(wǎng)變換器的性能和可靠性，在電壓電流雙閉環(huán)方案基礎上，提出省略網(wǎng)側電壓傳感器的改進虛擬磁鏈直接功率控制方案；設計針對微網(wǎng)電壓波動的改進觀測器，研究觀測效果；為提高功率傳輸能力，提出采用基于功率前饋的直接功率控制方案，將發(fā)電機功率變化導致的母線傳輸功率波動引入到直接功率控制當中，設計性能優(yōu)良的并網(wǎng)控制器，

5、保證能量饋入電網(wǎng)的快速性和穩(wěn)定性。
　　針對微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)獨立運行的特點，采用四橋臂變換器實現(xiàn)不平衡負載的供電。分析三相四橋臂變換器的電路模型，采用對稱分量法推導不平衡負載橋臂輸出電壓表達式；基于單周控制理論的雙閉環(huán)策略解決瞬時負載變化的供電問題，設計獨立運行電源；研究獨立運行電動勢的重構問題。
　　最后，對微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)啟動過程的直接轉矩控制進行仿真和樣機實驗研究，驗證兩個運行階段控制策略的準確性；對并網(wǎng)變換器