绕线式转子无刷双馈电机发电系统双PWM控制研究与设计

发布时间：2018-06-19 20:54

  本文选题：无刷双馈电机 + 发电　； 参考：《华中科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：随着环境和能源问题的日益严重，越来越多的新型发电技术被人们所研究，其中，，变速恒频发电就是目前新能源发电领域的关键技术之一。在变速恒频发电领域中，一种新型的电机——无刷双馈电机，逐渐走入人们的视野，不仅可在在宽范围转速条件下能实现恒频稳压发电，并且具有结构简单、运行可靠、能量能双向流动的特点，在变速恒频发电领域中，具有极大的应用潜力。 本文对绕线式转子无刷双馈电机作为发电机运行时的控制策略进行了研究，并对系统控制器部分进行了硬件电路设计。研究推导了电机运行的基本原理、运行方式和基于转子速d-q轴坐标系下的数学模型；并在MATLAB/SIMULINK环境下对电机开环运行各种方式的特性进行了仿真验证；同时分析了实验中系统的标量控制策略。针对无刷双馈电机在非并网发电场合下发出电压不平衡及动态响应较慢的问题，本文提出采用基于虚拟磁链定向的直接功率控制法来对双PWM变频器整流侧变换器进行控制。以瞬时功率理论为基础，研究了基于虚拟磁链定向的直接功率控制策略的原理，并对该控制方法进行了仿真分析，验证了其单位功率因数运行，动态响应快速，及双向运行的特性。文章以TMS320F28335主控制芯片为核心，设计了励磁电源控制版硬件电路；以IPM功率器件为核心，设计了双PWM变频器电路。 本文最后介绍了64kW绕线式转子无刷双馈电机单机发电实验系统的构成，并对该实验样机发电运行时的空载起励过程和负载变换过程进行了实验研究。本实验系统采用功率绕组发电电压和控制绕组电流双闭环的控制方法，实验结果表明了样机的稳态和动态性能较好地达到要求。
[Abstract]:With the increasingly serious environment and energy problems, more and more new generation technology has been studied by people. Variable speed constant frequency power generation is one of the key technologies in the field of new energy generation. In the field of variable speed constant frequency power generation, a new type of motor, brushless doubly fed machine, has gradually entered people's field of vision and not only can be in the wide field. Under the range speed conditions, it can achieve constant frequency and steady voltage power generation, and has the characteristics of simple structure, reliable operation and bidirectional energy flow. In the field of variable speed constant frequency power generation, it has great potential for application.
This paper studies the control strategy of a winding rotor brushless doubly fed machine as a generator, and designs the hardware circuit of the system controller part. The basic principle of the motor operation, the operation mode and the digital model based on the rotor speed d-q axis coordinate system are studied and deduced, and the electric power is used in the MATLAB/SIMULINK environment. The characteristics of various modes are simulated, and the scalar control strategy of the system is analyzed. In this paper, the direct power control method based on virtual flux oriented direct power control is proposed for double PWM frequency conversion for the problem that the voltage imbalance and the dynamic response of the brushless doubly fed machine in non grid connected power generation are slow. The rectifier side converter is controlled. Based on the instantaneous power theory, the principle of the direct power control strategy based on the virtual flux orientation is studied. The control method is simulated and analyzed. The performance of the unit power factor, the fast dynamic response and the two way operation are verified. The TMS320F28335 main control chip is used in this paper. At the core, the hardware circuit of excitation power control board is designed, and the dual PWM converter circuit is designed with the core of IPM power device.
At the end of this paper, the structure of the single machine generation experiment system for the 64kW winding rotor brushless doubly fed machine is introduced, and the experimental research is carried out in the experiment. The experimental system adopts the control method of the power winding power generation voltage and the control winding current double closed loop, and the experimental result table. It is clear that the steady and dynamic performance of the prototype can meet the requirements.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM31

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本文编号：2041218