無刷雙饋電機(jī)發(fā)電與電動(dòng)系統(tǒng)控制方法及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無刷雙饋電機(jī)省去了電刷滑環(huán)，降低了軸電流對電機(jī)軸承的損壞，同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，維修成本低，是目前最受矚目的新型交流勵(lì)磁感應(yīng)電機(jī)。將它用作發(fā)電機(jī)時(shí)，既適用于獨(dú)網(wǎng)發(fā)電，也能用于并網(wǎng)發(fā)電，因此在要求變速恒頻恒壓的風(fēng)力發(fā)電和船舶軸帶發(fā)電等領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值；用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)異步，同步和雙饋等多種運(yùn)行方式，也能適用于水泵和風(fēng)機(jī)等變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。一套無刷雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)，既能控制電機(jī)發(fā)電模式運(yùn)行，又能控制電機(jī)電動(dòng)模式運(yùn)行，具有廣闊的

2、應(yīng)用前景。
　　本文研究內(nèi)容是無刷雙饋電機(jī)發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)，搭建了控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，探討了模型的運(yùn)行模式和特性，針對發(fā)電和電動(dòng)特性提出了相應(yīng)的控制方法，引入鎖相環(huán)技術(shù)優(yōu)化控制效果，同時(shí)給出了發(fā)電和電動(dòng)系統(tǒng)間的互相切換流程圖。最后搭建了發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)施，對所提出的控制方法和設(shè)計(jì)做了詳實(shí)的研究驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了對國際首例315kW無刷雙饋電機(jī)的發(fā)電與電動(dòng)控制。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.詳細(xì)介紹了控制對象的工作原理

3、和運(yùn)行模式，分析了定子功率繞組和控制繞組的能量流動(dòng)特性。在現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了基于無刷雙饋電機(jī)定子功率繞組電壓矢量定向的數(shù)學(xué)模型和基于無刷雙饋電機(jī)定子功率繞組電流矢量定向的數(shù)學(xué)模型。最后分析以上兩種數(shù)學(xué)模型，得出了發(fā)電與電動(dòng)狀態(tài)下的特性。
　　2.提出了一種基于定子功率繞組電壓矢量定向無刷雙饋電機(jī)自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法；針對并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行問題，在自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，分別提出了一種基于定子功率繞組電壓矢量定向

4、的間接并網(wǎng)控制方法和一種基于定子功率繞組電流矢量定向的直接并網(wǎng)控制方法；提出了一種基于功率繞組電流矢量定向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，最后分別對提出的控制方法，進(jìn)行了Simulink仿真和結(jié)果分析。
　　3.給出了一種基于二階廣義積分器可實(shí)時(shí)測量和重構(gòu)交流信號的新結(jié)構(gòu)鎖相環(huán)，實(shí)現(xiàn)了對交流信號幅值、直流偏置、頻率、相位、相序的快速準(zhǔn)確的測量和重構(gòu)；在發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)中需測量的交流信號做了Simulink仿真分析；提高了發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)中

5、的交流信號的測量精度，優(yōu)化了控制效果。
　　4.設(shè)計(jì)了一種無刷雙饋電機(jī)發(fā)電與電動(dòng)系統(tǒng)控制模式間的相互切換，建立了兩種運(yùn)行模式互換的控制流程圖，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可逆運(yùn)行。
　　5.建立了發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)站；利用試驗(yàn)平臺驗(yàn)證所提出的基于定子功率繞組電壓矢量定向的獨(dú)網(wǎng)自成發(fā)電系統(tǒng)控制方法、基于定子功率繞組電壓矢量定向的間接并網(wǎng)方法、基于功率繞組電流矢量的直接并網(wǎng)方法和鎖相環(huán)算法，以及發(fā)電與電動(dòng)控制系統(tǒng)模式間互