离网型斯特林异步发电技术研究

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1、第22卷第13期电子设计工程2014年7月V01．22No．13ElectronicDesignEngineeringJu1．2014离网型斯特林异步发电技术研究范伟成，彭小方，庄圣伦，金永星，黄文新(1．上海热气机工程技术研究中心上海201203；2．南京航空航天大学江苏南京210016)摘要：根据斯特林发动机和异步发电机的特点，采用串联结构的异步发电模式，通过三相PWM全桥变换器解决了离网型斯特林发电系统的起动和发电问题，实现起动／发电双功能，使功率双向流动。系统电机控制采用带端电压补偿的V／f控制策略，对

2、蓄电池采用DC—DC桥臂进行独立控制，稳态时保持蓄电池缓慢充电，在负载突变时，蓄电池相应放出或吸收能量，缓冲发动机的能量调节过程。仿真和实际示范应用证明了本系统的正确性和可行性。关键词：离网型；斯特林发动机；异步发电机；V／f控制中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)13—0161～04Researchonof-gridstirlingenginepowersystembasedonsquirrel-cageinductiongeneratorFANWei-cheng，PEN

3、GXiao-fang，ZHUANGSheng-lun2,JINYong-xing，HUANGWen—xin(1．ShanghaiEngineeringResearchCenterofStirlingEngine，Shanghai201203，China；2．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Accordingtothecharacteristicsofstiflingengineandinduct

4、iongenerator,athree-phasefull-bridgeconverterwasusedtosolvethegenerationproblemofof—gridstirlingpowergenerationsystembyusingcascadestructuremode，whichrealizespowertwo-wayflowingfunction．ThegeneratorcontrolisV／fcontrolwithvoltagecompensation．Thebatterycontrol

5、isDC-DCcontrol，whichmakesitchargeslowlyatthestateofstable，anddischargeorabsorbpowerwhentheloadchanges．Thesimulationandexperimentbothverifythefeasibility．Keywords：off-grid；stirlingengine；inductiongenerator；V／fcontrol斯特林发动机是一种外燃式封闭循环往复活塞式热力因此，本离网型发电系统以斯特林发动机为原

6、动机，笼发动机。与内燃机相比，斯特林发动机具有燃料适应范围广、型异步电机为发电机，通过三相PWM全桥变换器实现系统噪音低、维护保养费用低、输出功率稳定等特点113。异步发电的起动与发电控制。在起动时采用端电压补偿的V／f控制技机具有坚固耐用，高可靠性，制造成本低，控制装置简易等优术，由DC—DC模块控制蓄电池充放电，并通过发动机和发点。异步发电机在离网独立发电时需要吸收感性无功用以励电系统之间的通讯实现系统的能量管理，使系统安全可靠磁，一种方法是在异步发电机的输出端并联电容以提供无功运行。励磁[21，但存在动态

7、响应差，容易引起电压瞬变和电流冲击等1系统设计特点而缺乏实用意义；另外一种常用方法是采用静态无功发生器为异步发电机提供励磁同，虽然能大大改善系统的稳态基于电力电子技术对异步发电机的控制方式一般有两性能和动态性能，但会使系统的体积与重量增加或者注入谐种[61：串联结构模式和并联结构模式。并联结构模式是通过调波等。近年来，采用电力电子技术控制异步发电机获得了成节无功来稳定发电机的端电压，能够直接输出有功到负载功的工程应用，得到了高品质的电能，但主要应用领域为上，系统容量较小；串联结构模式适用于风力发电等转速变风力发

8、电与水力发电。斯特林发动机在起动时一般都需要外化较大的场合，系统容量较大，对于起动／发电双功能系统更力驱动才能形成工作循环，采用电力电子技术控制异步发电适合。斯特林发动机发电时速度变化范围虽然较小，但要求机，既可以解决斯特林的起动问题，又可以为异步发电机提起动／发电双功能，因此选用串联结构模式，整个系统结构如供无功励磁发电，实现起动，发电双功能，使系统结构简单、可图1所示。靠，成本也较