基于BDFM的变速恒频发电机的功率控制

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着能源危机和环境污染的日益加剧，人们越来越重视风能、小水电、潮汐能等新能源的开发。奥巴马政府提出了“新能源计划”，其新能源构想对于未来世界政治、经济、能源格局将产生深远影响。因此，发展适用于新能源发电的特殊发电机越来越受到关注。无刷双馈发电机是一种变速恒频发电机，与其它发电机相比具有明显的优势：取消了电刷和滑环，从而提高了系统的可靠性；变频装置容量小，系统的成本低：并且具有独立的有功、无功功率调节能力。因此，研究发电用的无刷双馈发电机，具有重要的理论意义和实用价值。本文以

2、鼠笼转子结构的无刷双馈电机作为研究对象，从无刷双馈电机的特殊结构出发，详细分析了无刷双馈电机的内部电磁过程，推导了电机的基本方程，依据基本方程建立了等效电路，并分析了其不同的运行方式。利用坐标变换理论建立了无刷双馈电机的动态数学模型，在MATLAB／Simulink环境中搭建了转子速砌模型，利用该模型对无刷双馈电机的单馈异步、双馈同步、双馈运行和发电模式的动态特性进行了详细的仿真研究，得出了无刷双馈电机所需变频器容量小和其调速具有同步电机特性的结论。同时，本文还介绍了无刷双馈电机的各种控制策略，重点分析了BDFM

3、的矢量控制策略，提出了基于转子速砌模型的无刷双馈发电机定子磁链定向功率解耦控制策略，并进行了功率控制的仿真研究。仿真结果验证了无刷双馈发电系统模型的正确性及功率绕组磁场定向矢量控制的有效性，这些工作为进一步研究无刷双馈发电系统奠定了理论基础。无刷双馈电机除了可作为变速恒频发电机外，还特别适用于大容量的交流调速系统。因此无刷双馈电机的大规模应用对于电力系统而言，既可以“开源”，又可以“节流”，还能显著改善电能质量，提高系统运行的可靠性。本文所完成的工作对于无刷双馈电机的研制和功率控制有一定的参考价值。关键词：无刷双

4、馈电机：磁场定向；矢量控制；功率控制西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页AbstractWi也thegrowingenergycrisisandenvironmentalpollution．thereisagrowingemphasisonwindenergy,smallhydropower,tidalenergyandotherrenewablesources．TheObamaGovernmentproposesa”newenergyplan”．whichwillhavefar-reachingeriecti

5、onsonthefutureworldpolitics．economyandenergystIuctllre．Brushlessdoubly．fedgeneratorisonekindofVSCF(variablespeedconstantfrequency)generator,whichisbrushless。noneslipring，isofhighreliability,hassmallcapacityandalsocanadjusttheactiveandreactivepowerindependentl

6、ycomparingtootherkindofgenerators．Therefore，growingemphasisisfocusonthedevelopmentofnewenergypowergenerationthatisapplicabletothespecificgenerator．Andithasimportanttheoreticalandpracticalvalueonstudyingthebrushlessdoubly-fedgenerator．TlliSpaper,worksonBDFMwhi

7、chhassquirrel．cagerotorstructureiStheobjecttostudytodetailedlyanalyze也einternalelectromagneticprocess．establishsthebasicequationoftheequivalentcircuitandanalyzesthedifferentoperationmodes．Italsoestablishesdynamicmathematicalmodelofthebrushlessdoubly．fedmotorb

8、yusingcoordinatetransformationtheory,andsetuptherotorspeedd-qmodelintheMATLAB／Simulinkenvironment．whichiSusedtosimulatedynamiccharacteristicswhenitworksonsinglefeed．dual．fedsynchronous．do