无刷双馈电机独立发电系统控制方法研究

《无刷双馈电机独立发电系统控制方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号D201177140学校代码10487密级博士学位论文无刷双馈电机独立发电系统控制方法研究学位申请人：刘毅学科专业：机械电子工程指导教师：艾武教授陈幼平教授答辩日期：2015年12月26日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonControlMethodsofStand-AlonePowerGenerationSystemBasedonaBrushlessDoubly-FedMachinePh.

2、D.Candidate：LiuYiMajor：MechatronicEngineeringSupervisor：Prof.AiWuCo-supervisor：Prof.ChenYoupingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声

3、明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要无刷双馈电机（BDFM）是一种交流励磁的新型感应电机，它取消了双馈电机感应

4、电机所固有的电刷滑环装置，运行转速范围宽，具有使用寿命长，成本低廉，可靠性高和维护成本低等特点，既能用于并网发电也能用于独立发电，因此在风力发电和船舶轴带发电等新能源领域有广阔的应用前景。BDFM独立发电系统包括电机本体和交流励磁控制系统，是电机、电力电子技术以及自动控制技术相结合的高端发电装备。本文以BDFM独立发电系统为研究对象，建立了有效的数学模型，研究了对其输出电压的幅值和频率进行动态跟踪的锁相环技术，针对对称负载和不对称负载条件提出了有效的控制方法，并建立了BDFM独立发电系统实验平台，进行运行控制实验研究。主要研究内容为：1.提出了一种更适合于BDFM独立发电系统性能分析的T型

5、稳态模型；建立了BDFM独立发电系统的数学模型，并在Simulink中进行了仿真分析；然后根据所提出的BDFM的T型稳态模型分别从理论计算和实验研究的角度分析了BDFM独立发电系统的功率流和控制绕组电流的特性。2.为了实现对BDFM独立发电系统输出电压的幅值、频率和相位进行动态跟踪，研究了对称和不对称三相电压的锁相环技术；在常用的同步坐标系锁相环的基础上进行改进，得到了更适用于BDFM独立发电系统运行工况的锁相环结构；对目前广泛应用的两种不对称三相电压锁相环进行了对比研究并指出了它们的不足，提出了一种更适合于不对称负载条件下BDFM独立发电运行控制的新锁相环结构。3.在控制绕组同步旋转dq

6、坐标系BDFM动态模型的基础上，推导了控制绕组侧变换器各个控制环节的设计原理，提出了完整的对称负载条件下基于控制绕组电流定向的控制绕组侧变换器控制方法；推导了功率绕组同步旋转坐标系下供电侧变换器的数学模型，设计了电流内环控制控制器和直流母线电压外环控制器，最后给出了完整的基于功率绕组电压定向的供电侧变换器控制方法。4.建立了基于双旋转坐标系的不对称负载条件下BDFM动态模型；提出了一种基于正、负序双旋转坐标系的控制绕组侧变换器改进控制方法，改善了不对称负载条件下BDFM独立发电系统的运行性能。5.设计了BDFM独立发电控制实验系统；通过实验验证了控制绕组侧LC滤波器和控制绕组电流矢量控制器

7、的性能；分别在对称负载和不对称负载条件下进行了系统运行实验研究，实验结果验证了前面提出的控制方法的有效性。I华中科技大学博士学位论文关键词：无刷双馈电机，独立发电系统，控制绕组侧变换器，供电侧变换器，锁相环，对称负载，不对称负载II华中科技大学博士学位论文AbstractThebrushlessdoubly-fedmachine(BDFM)isanewtypeofACexcitedinductionmachine.Com