風力發(fā)電開關磁阻發(fā)電機的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，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，風能具有無污染、可再生的優(yōu)點，因此越來越受到人們的重視。在這一背景下，各國科學界投入大量精力研究風力發(fā)電技術。風力發(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。本課題分析了風力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，介紹了風力發(fā)電技術的研究現(xiàn)狀。對不同風力發(fā)電系統(tǒng)的特點進行比較，明確了開關磁阻發(fā)電機用于風力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢。
　　

2、開關磁阻電機作為一種新類型的發(fā)電設備，具有結構簡單、成本低廉、耐高溫、容錯能力強等優(yōu)點，且具有良好的低速直驅性能，在低速直驅風力發(fā)電中具有良好的應用前景。本文圍繞開關磁阻發(fā)電機(Switched ReluctanceGenerator，SRG)在小型直驅風力發(fā)電中的應用，進行理論分析、仿真研究，并在自主開發(fā)的開關磁阻發(fā)電機系統(tǒng)實驗平臺上進行了研究工作。
　　首先，闡述了開關磁阻發(fā)電機的基本結構和運行原理，對發(fā)電機勵磁和發(fā)電過程進行

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

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

5、轉子開關磁阻發(fā)電機的驅動控制系統(tǒng)實驗樣機，并在實驗平臺上并進行了相關實驗研究。該系統(tǒng)以TI公司的TMS320F2812控制芯片為核心?？刂葡到y(tǒng)的設計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計;軟件部分主要是DSP控制程序。這兩個部分的設計相互配合，共同控制開關磁阻發(fā)電機系統(tǒng)。在開發(fā)的外轉子開關磁阻發(fā)電機系統(tǒng)實驗臺上進行相關信號測試和器件的功能測試，并進行發(fā)電實驗。通過實驗結果驗證理論研究和仿真研究的結論，以