双馈变速凸极同步电机及其励磁控制系统研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要交流励磁发电机具有变速恒频发电、改善电力系统稳定性、可进相运行不失步等优良特性，特别适合风力发电和抽水蓄能机组的应用。双馈变速凸极同步电机作为一种新型交流励磁发电机，转予采用典型的凸极结构，使其在大型发电机组上的实现成为可能，其两相正交转子绕组通以交流变频电流，将气隙磁场同步旋转速度与转子旋转速度分离，达到变速恒频的目的。双馈变速凸极同步电机的优良特性体现，很大程度上决定于交流励磁控制系统。本文阐述了双馈变速凸极同步电机的结构原理，并在空间矢量旋转坐标系下建立了其数学模型。该模型能

2、精确体现电机运行的磁链、电流的变化，它将作为今后分析和解决问题的基础。本文分析了双馈凸极同步发电机变速运行的稳态特性，指出了转子变频器容量与机组变速范围的关系，明确了在风力机上实现最大风能捕捉和在水轮机上实现负荷优化调节的方法。在上述基础上，使用定子磁链定向的矢量控制策略，实现了对电机的有功、无功独立调节，并以MATLAB／SIMULINK软件为平台，建立了双馈变速凸极同步电机及其交流励磁控制系统模型，对其进行了仿真研究，检验了控制策略的控制效果。最后在对已有双馈变速凸极同步电机样机及励磁系统试验情况分析的基

3、础上，提出了采用功率可双向流动的全控双PWM变频器，和以DSP作为控制核心的励磁系统。关键字：凸极同步电机交流励磁双馈矢量控制I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTACexcitedgeneratorhasmanyexcellentcharacteristics，asitsvariablespeedconstantfrequency,itmayimprovethestabilityofpowersystem，itCannotlosestepevenwhenoperatedindeepIeadphase，i

4、tisespeciallyappliedinwindpowergeneratorsandpumped-storagehydraulicpowerplant．AsanewkindofACexcitedgenerator,doublyfedvariablespeedsalientpolesynchronOusmachineadoptsplitsalientpoleandorthogonalwinding．Variablefrequencyconverteratrotorsuppliestheexcitationw

5、inding．ItsexcellentcharacteristicsmostlydependOiltheACexcitationsystem．Firstly,thefundamentalprincipleofdoublyfedvariablespeedsalientpolesynchronousmachineisanalyzed．Themathematicalmodelinthesynchronousreferenceframeisalsoestablished，anditwiltbethebaseofthe

6、research．Theoperationcharacteristicofthemachineisanalyzed．ItshowsthatACexcitationcapacityofinductionmotordependsonslipSofelectricmachines．Witllthevariablespeedofrotor,tracingmaximalwindenergyandoptimumloadfeglllatiOilisrealizable．Thenstatorfluxorientedcontr

7、olisusedtocontrolactiveandreactivepowerofdoublyfedvariablespeedsalientpolesynchronousmachine，ThesimulationmodelisbuiltonthesoftwarepackageofMATLAB／SIMULINK，andthesimulationresultsindicatethevalidityoftheexcitationcontr01．Atlast，theelementaryexcitationsystem

8、madeupofPWMconverterandDSPiSdesigned．Keywords：SalientpolesynchronousmachineACexcitedDoublyfedVectorcontrol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