不平衡负载下无刷双馈发电机控制策略研究.pdf

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1、中国农村水利水电·2014年第7期157文章编号：1007—2284(2014)07—0157—05不平衡负载下无刷双馈发电机控制策略研究张帅，柴琳，刘惠康(武汉科技大学信息科学与工程学院，武汉430081)摘要：采用无刷双馈发电机的农村水力水电站运行时，由于负载多为民用电，造成三相负载不平衡。若在控制中不予考虑，会引起发电系统有功和无功的脉动以及电磁转矩的波动，影响系统发电效率。该文基于对称分量法，推导了不平衡负载下无刷双馈发电机的数学模型，分析了负序电压对采用PI控制器的无刷双馈发电机控制策略的影响，并提出了基于内

2、模控制(IM)的矢量控制策略来改进。SIMULINK仿真结果显示电磁转矩波动明显减少，且无功功率可以实现无差跟踪控制。关键词：无刷双馈发电机；水力发电；不平衡负栽；内模控制；MATLAB仿真中图分类号：TM31文献标识码：AResearchonBDFGControlStrategywithUnbalancedLoadsZHANGShuai，CAILin，LIUHui-kang(SchoolofInformationScienceandEngineering，WuhanUniversityofScienceandTech

3、nology，Wuhan430081，China)Abstract：WhenruralhydroelectricstationusingBDFGwaterturbineoperateswiththree—phaseunbalancedloads，itwillcauseac—tive，reactivepowerandelectromagnetictorquefluctuations．Inthispaper，themodelofBDFGwithunbalancedloadsisderivedbasedonthesymmet

4、ricalcomponenttheory，theimpactofnegativesequencevoltageontheBDFGvectorcontroltheorybasedonPIcontroller．AndthenvectorcontrolofBDFGwithIMCispresented．Theoreticalanalysisandsimulatedresultsshowthatthepro—posedtheoryiscorrectandeffective．Keywords：BDFG；hydroelectricg

5、eneration；unbalancedloads；IMC；MATLABBDFG电磁转矩、直流母线电压以及无功功率的脉动，从而影0引言响电机使用寿命，导致水能的利用率和发电效率降低。同时还水力是无污染可再生能源，利用水力发电是解决能源危机会影响直流母线电容的寿命以及发电质量。目前国内学者对的有效措施之一。无刷双馈发电机(brushlessdoubly—fed于BDFG在三相不平衡负载下的运行控制策略尚无相关论文generator，BDFG)作为一种新型电机，取消了碳刷和滑环，可研究，但是关于网侧变流器在不平衡电压下的控

6、制策略，已经运行在环境恶劣场合，并且具有独立的有功、无功功率调节的有大量的仿真或试验研究。在文献E3]中，作者提出了基于双能力，是水力发电及泵站改造最有应用前景的机型。由于农村同步旋转d—q坐标系的前馈解耦策略，利用对称分量法将三相负载电压和电感电流分解为正序分量、负序分量和零序分量，用电多为单相，且负载变化大，易出现单相接地故障等因素，电在正序、负序双同步坐标系中进行前馈解耦的控制，取得了良网负载多为三相不平衡负载。因此有必要研究不平衡负载下好的控制效果¨3]。在文献E4]中，作者将对称分量法应用到有无刷双馈发电机的

7、控制策略。传统的BDFG控制策略[1]是假刷双馈发电机上，建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流设电压和电流的波形是正弦波而且三相对称，这样虽然可以简器的数学模型，提出了基于比例谐振调节器的矢量控制策化控制系统的设计，但是当电网出现不平衡负载时，会引起略_4]。该方法由于需要高性能的滤波器来检测电压、电流中的收稿日期：2014—01—20正、负序分量，系统复杂，在实际中难以实现，且滤波器影响了基金项目：国家自然科学基金资助项目(61174107)。系统的控制带宽。作者简介：张帅(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为

8、新型电气传在借鉴以上不平衡电压下变流器控制策略的相关研究基动。E—mail：519535136@qq．corn。础上，同时考虑上述控制策略的不足，本文首先建立了不平衡158不平衡负载下无刷双馈发电机控制策略研究张帅柴琳刘惠康等负载下BDFG的数学模型，分析并找出了传统基于PI控制器功率绕组电压、磁链方程：的矢量控制策略的不足，然后