無刷雙饋電機發(fā)電與電動系統(tǒng)控制方法及實驗研究.pdf

1、無刷雙饋電機省去了電刷滑環(huán)，降低了軸電流對電機軸承的損壞，同時其結構簡單，可靠性高，維修成本低，是目前最受矚目的新型交流勵磁感應電機。將它用作發(fā)電機時，既適用于獨網(wǎng)發(fā)電，也能用于并網(wǎng)發(fā)電，因此在要求變速恒頻恒壓的風力發(fā)電和船舶軸帶發(fā)電等領域具有較高的應用價值；用作電動機時，可以實現(xiàn)異步，同步和雙饋等多種運行方式，也能適用于水泵和風機等變頻驅動系統(tǒng)中。一套無刷雙饋電機控制系統(tǒng)，既能控制電機發(fā)電模式運行，又能控制電機電動模式運行，具有廣闊的

2、應用前景。
　　本文研究內(nèi)容是無刷雙饋電機發(fā)電與電動控制系統(tǒng)，搭建了控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，探討了模型的運行模式和特性，針對發(fā)電和電動特性提出了相應的控制方法，引入鎖相環(huán)技術優(yōu)化控制效果，同時給出了發(fā)電和電動系統(tǒng)間的互相切換流程圖。最后搭建了發(fā)電與電動控制系統(tǒng)試驗設施，對所提出的控制方法和設計做了詳實的研究驗證，實現(xiàn)了對國際首例315kW無刷雙饋電機的發(fā)電與電動控制。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.詳細介紹了控制對象的工作原理

3、和運行模式，分析了定子功率繞組和控制繞組的能量流動特性。在現(xiàn)有的數(shù)學模型的基礎上，建立了基于無刷雙饋電機定子功率繞組電壓矢量定向的數(shù)學模型和基于無刷雙饋電機定子功率繞組電流矢量定向的數(shù)學模型。最后分析以上兩種數(shù)學模型，得出了發(fā)電與電動狀態(tài)下的特性。
　　2.提出了一種基于定子功率繞組電壓矢量定向無刷雙饋電機自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法；針對并網(wǎng)穩(wěn)定運行問題，在自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法的基礎上進行改進，分別提出了一種基于定子功率繞組電壓矢量定向

4、的間接并網(wǎng)控制方法和一種基于定子功率繞組電流矢量定向的直接并網(wǎng)控制方法；提出了一種基于功率繞組電流矢量定向的電機驅動控制方法，最后分別對提出的控制方法，進行了Simulink仿真和結果分析。
　　3.給出了一種基于二階廣義積分器可實時測量和重構交流信號的新結構鎖相環(huán)，實現(xiàn)了對交流信號幅值、直流偏置、頻率、相位、相序的快速準確的測量和重構；在發(fā)電與電動控制系統(tǒng)中需測量的交流信號做了Simulink仿真分析；提高了發(fā)電與電動控制系統(tǒng)中

5、的交流信號的測量精度，優(yōu)化了控制效果。
　　4.設計了一種無刷雙饋電機發(fā)電與電動系統(tǒng)控制模式間的相互切換，建立了兩種運行模式互換的控制流程圖，實現(xiàn)了發(fā)電與電動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可逆運行。
　　5.建立了發(fā)電與電動控制系統(tǒng)的試驗站；利用試驗平臺驗證所提出的基于定子功率繞組電壓矢量定向的獨網(wǎng)自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法、基于定子功率繞組電壓矢量定向的間接并網(wǎng)方法、基于功率繞組電流矢量的直接并網(wǎng)方法和鎖相環(huán)算法，以及發(fā)電與電動控制系統(tǒng)模式間互