異步電機變速恒頻車載取力發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著車載用電設備數(shù)量的不斷增多以及設備精密度的不斷提高，其對車載電源的容量大小及電源品質(zhì)都提出了越來越高的要求。為了解決這一難題，同時不給本就相對狹窄的車輛空間增加額外負擔，車輛“取力發(fā)電”技術應運而生?！叭×Πl(fā)電”顧名思義是通過從車輛發(fā)動機“取力”帶動電源系統(tǒng)中發(fā)電機旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生電能，而車輛由于路況等原因，其發(fā)動機的轉(zhuǎn)速處于不斷變化的狀態(tài)，因此為了得到頻率穩(wěn)定、品質(zhì)良好的車載三相交流供電電源，將變速恒頻技術運用于車載電源是一種較為合適的

2、方案。
　　本文基于此提出了一種異步電機變速恒頻車載取力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求滿足原動機變轉(zhuǎn)速且負載情況較復雜時能夠輸出穩(wěn)定的三相交流電。系統(tǒng)中發(fā)電機選擇結(jié)構(gòu)簡單、成本低且可靠性高的籠型異步發(fā)電機，主電路拓撲采用背靠背式變換器，同時變換器的直流母線電容采用分裂式電容。一方面背靠背變換器的前級配合異步發(fā)電機構(gòu)成異步電機可控整流發(fā)電系統(tǒng)，另一方面背靠背變換器的后級配合母線分裂電容及輸出濾波器構(gòu)成分裂電容式三相四線制逆變系統(tǒng)。兩個子系統(tǒng)的

3、級聯(lián)從而構(gòu)成了本文的變速恒頻獨立電源系統(tǒng)。
　　本文在進行系統(tǒng)控制策略的設計時，首先“化整為零”，由于直流母線電容的存在實現(xiàn)了背靠背變換器前后級的解耦，因而可將系統(tǒng)看做兩個獨立的子系統(tǒng)，分別設計異步電機發(fā)電系統(tǒng)及分裂電容式三相四線制逆變系統(tǒng)的控制策略。異步電機發(fā)電系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)差頻率控制策略，該控制策略無需進行坐標變換且適合電機寬轉(zhuǎn)速運行。針對分裂電容式三相四線制逆變系統(tǒng)的拓撲特點，分別從改變電壓控制器形式以及改變給定電壓形式兩個角度

4、出發(fā)，各提出一種可實現(xiàn)每相電壓獨立控制的控制策略，即電壓外環(huán)比例諧振（PR）調(diào)節(jié)的雙環(huán)控制策略以及基于虛擬dq變換的雙環(huán)比例積分（PI）控制策略，這兩種控制策略均能實現(xiàn)逆變系統(tǒng)帶不平衡負載的正常工作。本文隨后“合零為整”，從“功率平衡”的角度出發(fā)，提出將后級逆變器的負載功率作為前饋加入到前級發(fā)電系統(tǒng)的控制環(huán)路中，從而提升系統(tǒng)整體性能。為了驗證方案的可行性，首先搭建了基于Plecs的仿真平臺，從理論上證明了方案的正確性；隨后又搭建一臺30