无刷双馈脉冲发电机双PWM变换器的分析与设计

发布时间：2020-07-02 12:01

【摘要】：无刷双馈电机是一种新型交流感应电机,在变频调速、变速恒频发电、船用轴带发电、风力和水利发电等领域都有着广泛的应用。无刷双馈电机省去了电刷和滑环,结构简单,具有较高的可靠性,还具有同步运行、异步运行、双馈运行等多种运行方式,且功率因数可调。在转速变化时,电机能够维持功率绕组恒压输出,并具有较高的功率密度。本文研究认为,无刷双馈电机的上述优点,十分适合用于高储能、高功率的脉冲重频充电电源系统,用于完成高电压储能电容器的快速充电。因此,本论文提出基于无刷双馈电机的电容充电电源系统的研究,通过此研究,一方面拓展无刷双馈电机的应用领域,将其用于脉冲发电;另一方面探索新的电容重频充电的技术方案,丰富脉冲功率电源的技术手段。本论文的主要研究内容包括:首先,掌握无刷双馈脉冲发电机的工作原理,搭建其在三相静止坐标系下、双转子速坐标系下和双同步速坐标系下的数学模型,进而在双同步速坐标系下研究并提出控制绕组侧变换器的直接电压控制策略,还针对功率绕组侧变换器采用基于交流侧电压定向的电流电压双闭环控制策略。其次,研究了基于无刷双馈脉冲发电机的电容充电电源系统方案,分析了无刷双馈电机对电容充电的电路拓扑结构,重点分析设计了与无刷双馈电机配套的双PWM变换器,分析了其硬件整体结构,完成了其主电路设计、控制系统硬件设计及其软件设计。最后,在MATLAB的simulink中搭建了功率绕组侧变换器和控制绕组侧变换器的仿真模型,开展了仿真研究。功率绕组侧变换器研究了其单位功率运行、动态响应和能量双向运行特性,仿真结果说明电流电压双闭环控制策略可以实现直流侧电压恒定、交流侧电压电流能够快速响应负载变化以及能量双向流动的控制目标。控制绕组侧变换器分别模拟了在空载和给电容充电过程中的仿真实验,仿真结果说明直接电压控制策略的可行性,在空载下,实现功率绕组输出电压恒定;在电容充电过程中,实现对电容的快速充电。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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本文编号：2738173