【摘要】：針對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng),采用繞組開(kāi)放式拓?fù)淇梢院?jiǎn)化電路結(jié)構(gòu),降低系統(tǒng)成本。通過(guò)比較不同永磁性電機(jī)的磁路特點(diǎn)與數(shù)學(xué)模型,選擇磁通切換電機(jī)應(yīng)用于繞組開(kāi)放式發(fā)電系統(tǒng)中。該文還研究由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制方式而引起的輸出電壓存在固有脈動(dòng)的產(chǎn)生及其抑制問(wèn)題,基于系統(tǒng)開(kāi)關(guān)平均模型搭建系統(tǒng)的閉環(huán)小信號(hào)模型并計(jì)算得到系統(tǒng)的輸出阻抗。基于Middlebrook判據(jù)分析源端和負(fù)載段的阻抗匹配問(wèn)題,研究不同系統(tǒng)參數(shù)下脈動(dòng)抑制能力,提出一種快速的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)方法。最后在一臺(tái)基于永磁磁通切換電機(jī)的繞組開(kāi)放式發(fā)電系統(tǒng)樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證提出方法的正確性與有效性。
【圖文】：

第21期王子禹等：基于磁通切換電機(jī)的繞組開(kāi)放式發(fā)電系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)計(jì)6201ubtIPS+WMP負(fù)載六路PWM信號(hào)dq/abcibuspiqrefPIudcudcrefiqref=0iaibicvBvCvAiaibicuNsapsbpscpsansbnscnn圖6繞組開(kāi)路式多輸入源發(fā)電系統(tǒng)Fig.6Multi-inputsourceopenwindinggeneratorsystemt/siA/0.140.160.180.20iLiaibic202圖7負(fù)載側(cè)電流與三相電流Fig.7Loadcurrentandthreephasecurrent于負(fù)載的輸入阻抗。不控整流側(cè)相當(dāng)于非線性負(fù)載，，會(huì)使輸出電流與電壓存在脈動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)在該頻率處輸入輸出特性相匹配時(shí)即等效環(huán)路增益較低時(shí)，瞬時(shí)輸出電壓的脈動(dòng)量被環(huán)路大大衰減，遠(yuǎn)小于其直流量與低頻小信號(hào)分量(此處低頻小信號(hào)分量指的是頻率遠(yuǎn)低于脈動(dòng)頻率的小信號(hào)擾動(dòng))之和。因此可近似認(rèn)為該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)下非交流分量在一個(gè)周期內(nèi)平均值與瞬時(shí)值相等。這樣，可利用開(kāi)關(guān)平均法來(lái)進(jìn)行建模，既可消除脈動(dòng)頻率的影響，又保留了直流量與低頻小信號(hào)分量信息。3多輸入源繞組開(kāi)放式發(fā)電系統(tǒng)建模3.1繞組開(kāi)路發(fā)電系統(tǒng)等效數(shù)學(xué)模型3.1.1逆變側(cè)建模分析中忽略開(kāi)關(guān)過(guò)程，將開(kāi)關(guān)器件和反并二極管組合視為理想開(kāi)關(guān)，則三相電壓型逆變器的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)可等效成3個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)的并聯(lián)。令三相逆變器輸入側(cè)電壓Ubt。sip、sin分別表示上、下半橋中連接a、b、c相開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)，任一瞬間每項(xiàng)只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，因此每相上下開(kāi)關(guān)滿足如下約束條件：1{,,}ipinss，iabc(2)1{,,}iipinsss,iabc(3)結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)可得關(guān)系式：iipbtpipiusuisi(4)式中ui、ii為對(duì)應(yīng)相的電壓和電流。在遠(yuǎn)低于開(kāi)關(guān)

IDdUbt+-(b)d軸開(kāi)關(guān)平均模型LrVqIqqLIDdUbt+-(c)q軸開(kāi)關(guān)平均模型圖8dq坐標(biāo)下的開(kāi)關(guān)平均模型Fig.8Averagedswitchingmodelofdqcoordinate逆變側(cè)建模完成后，需要對(duì)dq坐標(biāo)系下不控整流輸入側(cè)即Vd、Vq進(jìn)行建模分析。3.1.2不控整流側(cè)電壓關(guān)系建模在繞組開(kāi)放式發(fā)電系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)情況下由于電壓環(huán)的控制作用，可將負(fù)載端電壓視為一等效電壓源如圖8所示。不控整流輸入側(cè)三項(xiàng)電壓可以視為電壓控制型電壓源，根據(jù)不控整流輸入側(cè)三相電壓波形va、vb、vc可推導(dǎo)出圖9基于負(fù)載電壓的開(kāi)關(guān)函數(shù)sa、sb、sc滿足如下關(guān)系，其中vdc為負(fù)載側(cè)端電壓：aadcbbdcccdcvsvvsvvsv(12)Ssasbsc0/32/34/35/327/38/312/31/301/32/31圖9整流輸入側(cè)相電壓開(kāi)關(guān)函數(shù)Fig.9Switchingfunctionofrectifierinputsides’phasevoltage將每相開(kāi)關(guān)函數(shù)視為兩個(gè)周期奇函數(shù)的疊加，從而進(jìn)行傅里葉分解可得式(13)：a0bc2sin(61)sin(65)()[]6165(/3)(/3)kkksfkksfsf(13)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換矩陣可得旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)下開(kāi)關(guān)函數(shù)sd、sq，從而求得Vd、Vq：006sin6sin(66)[]61656cos6cos(66)[]6165dkqkkkskkkkskk(14)dcdcddqqvsvvsv(15)3.1.3不控整流側(cè)電流關(guān)系建模與電壓關(guān)系建模類似的，由圖7的直流側(cè)輸出電流與三相電流的關(guān)系，令I(lǐng)a=Imsin(Im為相電流峰值)，可得如圖10所示三相電流開(kāi)關(guān)函數(shù)sa、sb、sc。S0/32/34/35/32bsascs101圖10整流?

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2 鞠平;張建勇;;電力系統(tǒng)建模基本理論研究綜述[J];電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2011年01期

本文編號(hào)：2561865