船用轴带无刷双馈发电系统负载侧变换器研究

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1、分类号学号M201271216学校代码10487密级硕士学位论文船用轴带无刷双馈发电系统负载侧变换器研究学位申请人：龚飞学科专业：电气工程指导教师：林桦教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonLoadSideConverterofShaftPowerGenerationSystemusingBrushlessDoublyFedGenerato

2、rCandidate：GongFeiMajor：ElectricalEngineeringSupervisor：Prof.LinHuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,HubeiP.R.China430074May,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

3、全意识到本声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硕士学位论文

4、摘要随着传统能源储量越来越少，人们越来越开始追求能源的高效利用。在船舶工业中，越来越多的货轮开始采用轴带发电技术以提高能源利用率及减少经济成本。轴带发电系统中，轴带电机的选择至关重要。无刷双馈电机由于取消了电刷及滑环，运行可靠性大大提高，因而越来越多的在轴带发电领域受到关注。因此，本文对无刷双馈电机轴带发电系统中的负载侧变换器的控制做了系统研究。针对无刷双馈电机这一新型电机，首先阐明了其工作原理，详细推导了其稳态等效电路，基于稳态等效电路求出了其能量传递关系。接着，在三相静止坐标系及旋转坐标系建立了其动态数学模型，并得出了其

5、矢量等值电路。通过Plecs仿真软件搭建了无刷双馈电机的仿真模型，验证了模型的有效性。建立了负载侧变换器的数学模型，根据控制目标选择了直接电流控制，进行了控制器参数设计。基于独立发电系统的特点，设计了负载侧变换器的启动策略及无功补偿策略。最后在Plecs仿真软件中进行了仿真验证，首先进行了负载侧变换器的单级仿真，接着通过与电机侧变换器级联，机侧变换器采用标量控制，进行了两级级联发电仿真。针对独立发电系统负载电压谐波含量较高这一问题，分析了其产生原因。在此基础上，给出了各种滤波电路，并通过比较选定最优的滤波电路。分析了滤波器引

6、入产生的稳定性问题，采用了无源阻尼法及基于数字控制的无阻尼法来改善稳定性问题。最后通过仿真及实验验证了上述方法的有效性。搭建了无刷双馈电机变速恒频独立发电系统的实验平台，编写了实验程序，选取了负载侧变换器的电感电容参数。在实验平台上进行了变速恒频的发电实验，得到了比较理想的稳态及动态性能，验证了上述控制策略的准确性与可靠性。关键词：轴带发电；无刷双馈发电机；PWM整流器；滤波器设计；无源阻尼；数字控制；稳定性分析；I华中科技大学硕士学位论文AbstractAsthetraditionalfossilenergyreserve

7、sarelessandless,wearepursuringtheefficientuseofenergy.Intheshipindustry,moreandmoreshipsarebeginningtousetheshaftpowergenerationtechnologytoimproveenergyutilizationefficiencyandreduceeconomiccost.Inshaftpowergenerationsystems,itisessentialtochooseshaftgenerators.Th

8、ebrushlessdoublyfedgenerator(BDFG)isveryfitforthiskindofgenerationsystemduetoitscancellationofthebrushandslipringwhichcanimproveitsreliabilityand