笼型异步发电机的直接转矩控制策略的研究

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1、笼型异步发电机的直接转矩控制策略的研究第17卷第5期电工技术学报2002年10月ResearchoftheDTCControlStrategyforCage-typeInductionGenerator黄文新胡育文(南京航空航天大学航空电源科技重点实验室210016)HuangWenxinHuYuwen(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics210016China)摘要对笼型异步电机与电力电子变换器结合构成发电系统进行了研究,说明了采用直接转矩控制策略可使这种发电系统具有很好的输出电压特性。文中介绍了异

2、步发电机直接转矩控制的原理与实现方法，并给出了仿真与实验结果。关键词:异步发电机直接转矩控制中图分类号:TM343BTM31AbstractThispaperpresentsaconfigurationofelectricalgenerationsystemthatcomposedofacage-typeinductiongenerator(IG)andapowerelectronicconverter,andresearchesitscontroltech-nology.Theresearchworkindicatesthatiftheinstanta

3、neousactivepowerofIGiscontrolledbymeansofcontrollingitsinstantaneouselectromagnetictorque,thisIGgenerationsystemcanhavebet・terdynamicperformancethantheotherapproaches.Thispaperdeducesthebasicmathematicalfor-mulaofdirecttorqualmodel.Thesystemwillbeimprovedonitsdynamicperformancefu

4、rtherbyusingloadtorqueforwardfeedcontrolstrategy.TheimplementationofthisIGgenerationsystemisintroduced.Thesimulationandexperimentalresultsarealsopresented.Keywords:!nductiongenerator,DTCcontrolstrategy但当原动机转速变化或负载阻抗改变,则很难维持电压恒定，这些缺点使异步电机作发电机运行应用不多。但笼形异步电机具有结构简单、坚固、价廉、易维护等突岀优点，为克服

5、一般电容励磁发电方式的缺点，采用现代电力电子装置控制异步发电机，构成新型高性能发电系统，则是必然的选择[2]o目前高性能的异步电机发电系统的控制策略是用磁场定向矢量控制方式⑶4],显然这种控制方式具有与异步电动机矢量控制一样的不足,即参数鲁棒性差、转子磁链不易精确观测和计算复杂等缺点。这些缺点使高性能异步电机发电系统未能得1引言由于能源危机和环境危机的影响，风能、潮汐能等可再生新能源在全球都得到了研究开发，在风力发电、小水力发电系统中采用笼型异步发电机可降低成本、提高可靠性。在航空起动/发电二合一的电源系统的研究中，采用笼型异步电机作起动发电电机也已被重

6、视[1]。在混合动力汽车中,异步电机也被用作为驱动/发电电机。异步发电机只能由外电路提供无功电流来励磁,单机运行的笼型异步发电机以前一般用输入端并电容器来实现励磁’国家自然科学基金资助项目(50177104)o黄文新1966年生,1988年毕业于东南大学电子工程系,盐城工学院副教授，现为南京航空航天大学在读薄士，研究方向为电机控制。胡育文1944年生，教授，博士生导师，南京航空航天大学航空电源科技部级重点实验室副主任，研究方向为电力电子技术及运动控制。到应有的重视。本文研究异步发电机的电力电子变换器的控制策略，提出采用直接转矩控制方案，可使异步发电机的发

7、电系统的性能得到提高且实用。负载。显然，若不计电机与变换器的损耗,则电机产生的电磁功率与负载消耗的功率应在任何瞬时都要相平衡，即TeX=Udcldc(3)式中X)))电机转速，由原动机决定,为机械量，在分析电磁过程时可视为常量Te)))电磁转矩Udcjdc)))直流侧电压和电流对于异步发电机发电系统来说，在Ide变化(如负载突加、突卸)时，输出电压Ude的变化情况是考察其性能的关键指标'由式(3)得dUdc9UdcdTe9Udcdldc=+#dtedtdcdtdTeUdcdldc・#ldcdtldcdt2异步发电机直接转矩控制原理与异步电机结合构成发电系

8、统的电力电子装置实际为IGBT电压型三相变换器，如图1所示。图示的异步发电系统构