【摘 要】
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无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM),在市场应用、学术研究等方面成为主流,具体应用在风电、水电与柴油机发电等领域。比传统电机更为先进的是,它不仅可以用于电动机又可当做发电机使用。因其取消了电刷与刷环:在结构上具有构造简单、运行可靠等特点;在性能上因其变频器的容量更小,所以成本更低。对应于不同的供电方式,不同的控制端共有四种运行模式:分别为同步运行、亚同
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无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM),在市场应用、学术研究等方面成为主流,具体应用在风电、水电与柴油机发电等领域。比传统电机更为先进的是,它不仅可以用于电动机又可当做发电机使用。因其取消了电刷与刷环:在结构上具有构造简单、运行可靠等特点;在性能上因其变频器的容量更小,所以成本更低。对应于不同的供电方式,不同的控制端共有四种运行模式:分别为同步运行、亚同步运行、异步运行与超同步运行模式。亚同步和超同步运行又统称为双馈运行模式。其控制功率因为只使用一小部分总功率,又能做到在吸收电网能量的同时还能将电能送还给电网的优势,所以会在调速系统中有效的降低其占用容量。BDFM凭借其结构和性能的优越而逐渐的在变速恒频发电与风机泵类领域大放异彩并获得广泛关注。首先,本文以磁阻式转子结构的无刷双馈发电机(Brushless Doubly-Fed Generator,BDFG)作为研究对象。通过阅读大量相关文献作为知识储备,以改善其在风力发电运行时所面对的变载与变速情况下,输出电压幅值与频率的稳定性为目的。通过对电压与磁链方程的推导研究后进行数学模型的搭建。其次,本文的控制目标是保持BDFG的输出为恒压恒频,推导出功率绕组在转差频率旋转坐标系下,输出的电压频率表达式。对功率绕组于此坐标系下输出的电压与频率的模型加以研究分析并求出其影响因素。矢量分解此坐标系下的BDFG,提出控制策略来对功率绕组的感应电势加以定向,继而推导出控制绕组电流,功率绕组电压与频率间的控制关系。为保证快速计算控制绕组的实际输入电流需建立对应的目标电流模型,确保其能迅速、正确跟踪目标电流。最后,本文通过滑模与SVPWM相结合的控制策略来建立跟踪控制模型。在处于恒速变载、恒载变速的状态下时对BDFG输出的电压及频率控制模型,进行仿真并做对比分析,仿真结果验证此控制策略的合理性、准确性。
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