无刷双馈独立电源系统及其数学模型的研究-论文.pdf

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1、第22卷第2期电子设计工程2014年1月VoL22No．2ElectronicDesignEngineeringJan．2014无刷双馈独立电源系统及其数学模型的研究姜忠山，王赛(海军航空工程学院山东烟台264001)摘要：为了提高独立电源系统的质量以满足日益增长的需求，提出了一种基于无刷双馈电机的独立电源系统。首先介绍了无刷双馈电机的结构并分析了其实现变速恒频发电的原理，通过引入坐标变换矩阵，结合静止ABC轴坐标系模型，推导了无刷双馈发电机转子机械速d—q轴的数学模型，最后根据无刷双馈电机在独立电源系统中的应用特点，建立了无刷双馈发电机独立运行时的数学模型。关键词：变速恒频：无刷

2、双馈电机：独立电源系统；数学模型中图分类号：TN79文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)2一O086—02Studyonbrushlessdoubly-fedstand-alonepowersupplysystemanditsmathematicalmodelJIANGZhong—shan，WANGSai(NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China)Abstract：Inordertoimprovethequalityofpowersupplytomeetdemands，akindo

3、fstand—slonepowersupplysystembasedonbrushlessdoubly-fedmachinewasputforward．Structureofbrushlessdoubly-fedmachineisintroducedinthispaperanditanalyzedtheprincipleoftheVariableSpeedConstantFrequency．Throughthecoordinatetransformation，thed_qmodelatrotorspeedisderivedfromthestaticABCmodelandaccord

4、ingtothecharacteristicsofstand-alonepowersupplysystem，thestand-alonemathematicalmodelwasestablishedinthispaper．Keywords：VSCF；BDFG；stand—alonepowersupply；mathematicalmodel无刷双馈电机(BrushlessDouble—FedGenerator，BDFG)是一种有着广阔应用前景的新型电机，该电机有着变频器容量小。无电刷和滑环，可以运行于亚同步速、同步速、超同步速上实现变速恒频发电等诸多优势I，现在对其的应用和控制方面的

5、研究多集中在风力、水力等并网型电源系统当中，并取得了一些成果独立电源系统是指航空航天器、汽车、轮船等电源系统的总称。近年来，随着各种先进设备的出现，系统中的用电量图1BDFG独立电源系统结构图将大幅度提高．采用传统的电源系统已经逐渐不能满足其在Fig．1BDFGstand—alonepowersupplysystemstructuredia~am容量等方面的要求，开发高质量高品质的独立电源系统受到n=60上L(1)pc了业界高度的重视，由此可见，将无刷双馈电机应用于独立转子绕组感应电流频率为：电源系统，有重要的科学意义和重大的推广应用价值，而首先，建立数学模型是其在独立电源系统中分

6、析的前提。fcr=监—一(2)1BDFG变速恒频运行原理由于功率绕组和控制绕组共用一套转子．则=(3)rBDFG的定子装有两套不同极对数的绕组．一套绕组接功率绕组转子感应三相电流频率为：电网或负载，称为功率绕组，极对数为PP；另一套绕组通过功：：率变换器变换器接人定子，称之为控制绕组，极对数为P。，(4)pppp当在控制绕组中通人频率为的电流时，其产生旋转磁则功率绕组供电频率为：场的转速为：==一(5)收稿日期：2013—06一叭稿件编号：201306008作者简介：姜忠山(1963一)，男，山东日照人，博士研究生，副教授。研究方向：飞行器电气工程。—．86——姜忠山．等无刷双馈独

7、立电源系统及其数学模型的研究由式(5)可以看出，通过调节控制绕组的频率，就可以rDlk00pl呻调节功率绕组的频率，即可以实现独立电源系统的变速恒Upqsprp却lp00p毒pplp频发电。U础0Oro~+pl。-pl_pucos00po1)~csr-pr⋯pl2BDFG转子机械速d-q轴数学模型的建立p0--pl0r~+pl000p0pl0r~+pl，定转子静止ABC轴的电压方程可写成：0(12)3BDFG独立电源系统数学模型的建立并网型电源系统实际上是一种受控电源