风力发电用无刷双馈感应电机的研究

发布时间：2023-06-02 02:50

　　近年来,风力发电作为一种主要的可再生能源发电技术受到广泛关注并在各国取得了很大发展。风力发电机是风能转换系统的重要组成部分,在不同种类的风力发电机中,双馈发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)由于具有变流器成本低、变速恒频运行、有功功率和无功功率可以独立调节等特性,成为目前风电场采用的主要机型之一。但是双馈电机的电刷和滑环结构维护困难且需要经常更换,对其在风力发电尤其是海上风电的应用造成了一定困难。而无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Machine,BDFM)省去了电刷和滑环结构,维护更加方便,运行更加可靠,更加适应海上风电场的恶劣环境,并且保留了双馈发电机的变流器成本低、功率因数可调等特点,可以弥补有刷双馈发电机的不足,在海上风电领域具有广阔的应用前景。因此,针对无刷双馈电机在风力发电中应用的研究是很有意义的。本文研究重点为笼型转子无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Induction Machine,BDFIM)的建模和矢量控制策略,主要研究工作和创新点如下:1、通过对无刷双馈感应电机统一矢量模型的...

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【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 风力发电用无刷双馈感应电机的研究背景及研究的目的和意义
    1.2 风力发电技术简介
        1.2.1 风力发电系统基本组成
        1.2.2 风力发电的最大风能捕获技术
    1.3 无刷双馈电机的发展过程和国内外研究现状
        1.3.1 无刷双馈电机本体和建模的发展过程和国内外研究现状
        1.3.2 无刷双馈电机控制策略的发展过程和国内外研究现状
    1.4 无刷双馈感应电机的本体结构和运行方式
        1.4.1 无刷双馈感应电机的本体结构
        1.4.2 无刷双馈感应电机的运行方式
    1.5 本课题的主要研究内容
第2章 无刷双馈感应电机的数学模型
    2.1 多回路模型方程
    2.2 统一矢量模型方程
        2.2.1 多回路模型的空间矢量表达式
        2.2.2 统一矢量模型方程的推导
    2.3 统一矢量模型转矩方程的简化
    2.4 本章小结
第3章 无刷双馈感应电机的控制策略研究
    3.1 功率绕组磁链定向控制策略
        3.1.1 选取旋转变换角
        3.1.2 转速和无功功率控制策略
        3.1.3 功率绕组磁链观测
    3.2 功率绕组磁链定向的电流滞环跟踪控制策略
        3.2.1 电流滞环控制策略的基本原理
        3.2.2 无刷双馈感应电机电流滞环控制策略
    3.3 功率绕组电压定向控制策略
        3.3.1 电磁转矩和功率绕组电流矢量的关系式
        3.3.2 无功功率和功率绕组电流矢量的关系式
        3.3.3 控制绕组电流矢量和功率绕组电流矢量的关系式
        3.3.4 控制绕组电压矢量和控制绕组电流矢量的关系式
        3.3.5 转速和无功功率控制环
        3.3.6 控制策略的实现及最大风能捕获控制
    3.4 本章小结
第4章 控制系统实验平台设计
    4.1 硬件部分
    4.2 软件部分
        4.2.1 网侧变流器软件设计
        4.2.2 机侧变流器软件设计
    4.3 本章小结
第5章 无刷双馈感应电机控制策略实验研究
    5.1 功率绕组磁链定向控制策略实验
        5.1.1 转速变化实验
        5.1.2 负载变化实验
        5.1.3 无功功率变化实验
    5.2 电流滞环跟踪控制策略实验
        5.2.1 转速变化实验
        5.2.2 负载变化实验
        5.2.3 无功功率变化实验
    5.3 功率绕组电压定向最大风能捕获控制策略仿真与实验
        5.3.1 控制策略仿真验证
        5.3.2 控制策略发电实验
    5.4 统一矢量模型转矩方程的实验验证
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介



本文编号：3827519