文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
无刷双馈电机风力发电控制系统的研究
姓名:靳雷
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:王树东
20090515
摘要随着社会的发展,能源消耗日益增长,同时环境污染日渐严重,使人们纷纷把目光转向可再生能源的开发利用,风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的新能源,风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。而其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的重视。无刷双馈电机作为一种新型电机,取消了碳刷和滑环,并且具有独立的有功、无功功率调节能力,特别适合于变速恒频风力发电系统,进行无刷双馈电机控制技术研究,对无刷双馈电机在风电领域的推广应用具有重要的理论意义和实用价值。本文致力于研究变速恒频风力发电技术,以鼠笼转子结构的无刷双馈电机作为研究对象,通过对电机结构和工作原理的全面分析,建立起无刷双馈电机稳态等效电路和电压方程式和网路数学模型。推导了基于转子速坐标系的畄轴数学模型,根据所得的数学模型,对电机的一些典型运行状态,采用/进行了计算机仿真研究,仿真结果验证了数学模型的正确性,并得到了一些有益在转子速畄轴数学模型的基础上,推导了无刷双馈电机的双同步坐标系模控制系统,实现了对无刷双馈电机的速度调节。同时,建立了无刷双馈电机的功率矢量解耦控制系统,并把模糊控制技术应用于该系统,实现了对无刷双馈电机作为发电机的有功功率和无功功率的独立控制。仿真结果表明,控制效果良好。本文所完成的工作,对于无刷双馈电机的建模和控制有较好的现实意义,为无刷双馈电机的进一步的实用化奠定了一定基础。关键词:无刷双馈电机;风力发电;变速恒频;矢量控制;功率控制的结论。型,建立起转子磁链定向矢量控制策略,重点介绍了一种基于同步角的矢量解耦无刷双馈电机风力发电控制系统的研究
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插图索引图单馈运行状态过渡到同步运行状态的动态特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图同步运行状态负载突变的动态特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图风能利用系数与叶尖速比关系典型曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图并网运行时的交流励磁发电机系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图开关磁阻发电机系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷双馈风力发电系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图两台感应电机的串级连接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图无刷双馈电机结构原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图单套定子绕组连接方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图无刷双馈电机常用转子结构型式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图无刷双馈电机的转子结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图旋转磁场之间的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..双馈调速运行示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯折算后的等效电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.亚同步电动状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.反转电动状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图兴偾缍刺β柿飨颉高速区电动状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.低速区发电状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一中速区发电状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..高速区发电状态功率流向⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.对极予系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..开环系统仿真结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯封装模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯封装模型植⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图单馈异步运行动态特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图异步运行示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一同步运行示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图等效电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯对极子系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一无刷双馈电机风力发电控制系统的研究
图同步运行状态过渡到超同步双馈运行状态时的动态特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图剿ɡ≡诵泄傻窖峭剿ɡ≡诵械亩匦浴图转子坐标系与同步坐标系关系图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图利用同步角的矢量解耦控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯