背靠背电流源型同步磁阻电机驱动系统控制策略研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lb878719
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电机行业作为现代工业中不可或缺的一部分,受到了学者们广泛的关注。除了对电机本体的设计和优化外,电机驱动的可靠性和经济性也一直是研究的重点。目前,在电机驱动领域,总体上可以分为电流源型和电压源型两大类。相对于电压源型电机驱动,电流源型虽然损耗较大、断路保护困难,但具有拓扑简单、支持四象限运行、短路保护可靠和 dv/dt 低等优点,逐渐得到了学者们的重视。近些年来,在中高压电机驱动系统中,电流源型电机驱动的应用也有增加的趋势。
  目前在电机领域,永磁电机的应用十分广泛。由于制作永磁电机所需要的稀土资源价格昂贵,产量不稳定。与永磁电机相比,同步磁阻电机是一种完全使用磁阻转矩工作的电机,有着天然的成本优势。因此对同步磁阻电机的研究有重要的经济意义。
  本文设计了一种背靠背电流源型馈电的同步磁阻电机驱动系统。驱动系统的拓扑结构包括电流源型整流器和电流源型逆变器,两者通过母线电感背靠背相连。变换器的输入侧和输出侧分别与三相交流电容并联,整流侧与电网间串联三相电感,输出侧直接与同步磁阻电机相连。
  首先,本文对背靠背电流源型变换器的结构进行了介绍,对其工作模式和控制策略进行了详细的分析;其次,基于同步磁阻电机的运行原理,介绍了同步磁阻电机的控制方法,设计了电流源型电机驱动系统的矢量控制策略;再次,本文推导了同步磁阻电机的损耗模型,设计了电机的最小损耗控制策略。针对电流源型变换器损耗较大的问题,本文也对变换器的损耗进行分析和建模,并将电机和变换器两者的损耗模型结合起来,通过实验结果分析系统的整体损耗;最后,利用同步磁阻电机的转子凸极性显著这一特性,本文研究了基于高频电流信号注入的无位置传感器控制方法,实现了在零速和低速下的无位置控制。通过省去电机的位置传感器,进一步提高了系统的可靠性,降低成本。
  为了验证本文提出的控制方法的可行性,在实验室中搭建了背靠背电流源型馈电的同步磁阻电机平台。在实验平台上进行了各种控制策略的原理验证,并在文中对实验结果进行了分析。
其他文献
以双馈风机为主的风电机组与传统同步发电无论是单机本体结构、工作原理,还是宏观的并网方式、机组排布等均有明显差异,风电场的工作状态还会受到风速等因素影响,风电场的大规模远距离并网对电力系统提出了巨大的考验。在此背景之下,本文考虑风速与风机排布对单机风速的影响,对风电场进行了分群与聚类等值。本文以此为模型基础,以双馈风电场接入电力网络的联络线纵联保护中的纵联方向保护为主要研究对象,在推导研究出风电场暂
学位
随着电力电子技术的发展,光伏、储能等直流输出特性的分布式电源大规模分散接入电网,数据中心、充电桩、LED照明等直流负荷亦日益增多。直流配电网易于可再生能源接入、系统效率高、损耗小、供电半径大、可靠性高,应用前景广阔。目前,直流配电技术已在地铁、船舶、数据中心等专有系统得到广泛应用,但中压直流配网技术仍在研究探索中。保护技术作为直流配网安全稳定运行的关键技术成为国内外专家学者的研究重点。本文以±10
随着城市电力高峰负荷的不断攀升,电网调峰需求日益增加;随着新能源并网量的大幅增加,电力分布式交易不断推进。中央空调可控变量众多、调节潜力巨大,成为了典型的柔性负荷,可通过需求响应参与电网调峰,缓解电网运行压力。虚拟电厂作为分布式电源、柔性负荷、储能设备等分布式资源的聚合体,为分布式资源参与电网调度和电力交易提供了有效途径,成为了近年来电力系统领域的研究热点。  目前对虚拟电厂内部柔性负荷资源的研究
学位
配电网直接面向用户,是保证供电质量与用户服务质量、提升电力系统运行效率的关键环节。然而,配电网本身具有规模大、节点众多的特征,由于经济成本、技术支持等约束,配电网将长期处于量测不足、并且多源异构量测数据并存的情况。此外,高渗透率可再生能源的间歇性发电并网、新型可控负荷及智能家居的随机需求,使得配电网运行面临着诸多不确定性因素。因此,通过状态估计进行准确的态势感知,对高渗透率新能源并网下配电网的安全
风能属于间歇式能源,风力发电输出功率具有波动性、随机性和不确定性等特点,大规模风电并网将导致电网控制的边界条件发生变化,给维持供需平衡带来挑战,从而带来一系列安全稳定问题。精准的风电并网功率控制技术是解决以上问题的有效方法,而制定风电并网控制策略的前提是能够准确预测未来风电场的出力。本文基于大数据思维,通过对风电场的历史出力轨迹和历史气象数据进行特征挖掘,提出一种基于轨迹特征分析的高精度功率预测模
为适应电力推进方向的发展,高速永磁电机要在保持高速和高效的同时,提高功率密度和可靠性。本文根据电力推进场合的应用需求,提出一种多相无槽,采用Halbach永磁的高速电机,对其电磁设计与优化进行了研究,具体工作如下:  1、为提高电机可靠性,本文研究了多相结构方案,并围绕多相结构分析了不同槽极配合的性能。之后从提高功率密度、降低损耗、保证运行可靠性角度出发,比较分析了定转子结构和材料,确定了电机的拓
学位
当前日益严峻的环境污染问题与能源短缺危机推动了新一轮能源革命的开启,促使人们对电、气、冷、热等多种能源形式的综合利用展开研究,构建多能源系统(Multiple Energy Systems, MES)将极大提高能源系统运行效率和能源利用效率。同时,需求侧负荷需求量大、负荷特性复杂、不同能源间的耦合关系加强、需求响应机制不断发展给多能源系统协同运行带来了新的机遇和挑战。  在此背景下,本文围绕计及需
学位
学位
综合能源系统是融合了信息流、能源流和业务流的多能耦合系统,可以实现对电力系统、天然气系统及热力系统的联合协调控制,对促进可再生能源消纳、提高可再生清洁能源利用率、转变能源基础结构和维护供能系统安全运行具有重要意义。能源信息技术快速更新推动传统分立运行的能源系统向多能耦合协调控制的综合能源系统转型,终端能源系统在配网末端推广复制,也给传统配网的优化运行和紧急控制提供了新的解决方案。本文主要从智慧楼宇