无刷双馈电动机标量控制系统研究

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无刷双馈电机是一种新型的交流电机,兼顾普通感应电机和同步电机的诸多特性,结构坚固、运行可靠性高、维护工作少,能在无刷条件下实现双馈运行,并且具有功率因数可调、变频器容量小、系统成本低廉等优点,广泛应用于变频调速驱动系统和变速恒频发电系统中,具有很好的应用前景,深受研究者的重视。  本文针对绕线式转子的无刷双馈电机,完成的工作大致分为以下几个部分:  首先,通过大量文献阅读,介绍了无刷双馈电机的发展历史和结构特点。另外,详细阐述了无刷双馈电机基本工作原理,以及不同运行工况下,电机中各绕组的功率分配及流向与电机转速、电源频率之间的关系。  其次,根据电机学相关理论,在三相静止abc坐标系下建立了无刷双馈电机的电压、电流、磁链方程。在此基础上,利用坐标变换,推导了任意转速的两相旋转坐标系数学模型,并进一步简化整理,导出转子机械旋转坐标系下的双轴模型。利用转子机械速双轴模型建立了无刷双馈电机的仿真模型,并完成了相关特性仿真。另外,本文通过频率折算,将各绕组电压、电流频率统一到功率侧定子频率,推导出了无刷双馈电机稳态运行时的等效电路,为无刷双馈电动机标量控制算法的研究提供理论依据。  最后,提出基于一种稳态等效电路的标量控制算法,详细阐述了该算法的控制思想和实现方法。给出了相应原理图系系统框图,并利用MATLAB软件,搭建了系统仿真模型,完成了算法的仿真验证。此外,介绍了系统相关的硬件设计,并完成了高频PWM整流器的设计和硬件调试工作,给出了相关的仿真波形和实验结果。
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