無刷雙饋風力發(fā)電機是一種新型的變速恒頻電機,與傳統(tǒng)的雙饋感應發(fā)電機相比,該類電機取消了電刷滑環(huán)結(jié)構(gòu),在繼承了轉(zhuǎn)差功率變換優(yōu)勢的同時,具有機械結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,維護成本低的優(yōu)勢。隨著能源危機和環(huán)境污染的日益加重,尋找清潔、高效可替代的清潔能源成為國內(nèi)外的熱點課題。風能發(fā)電具有成本低、儲量豐富、能量密度高的優(yōu)勢,迄今為止仍是最具大規(guī)模和商業(yè)開發(fā)價值的新能源發(fā)電方式。在這一背景下,無刷雙饋發(fā)電機以其獨有的優(yōu)勢,在條件惡劣的風力發(fā)電場合,尤其是海上風力發(fā)電領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。本文以一種新型雙定子無刷雙饋電機（DS-BDFIG）為研究對象,該種電機本質(zhì)上為一體化的級聯(lián)無刷雙饋感應電機,該電機的雙定子結(jié)構(gòu)有利于充分利用電機徑向空間,具有結(jié)構(gòu)緊湊,功率密度高的優(yōu)勢;同時在設計原理上又與傳統(tǒng)的雙饋感應電機類似,是一種極有前途的新型風力發(fā)電機。為便于對受控對象進行理論分析,論文首先建立了DS-BDFIG在統(tǒng)一坐標系下的數(shù)學模型;隨后論文在此基礎上實現(xiàn)了電機在并網(wǎng)工況下的磁鏈定向矢量控制策略,在合理前饋項的參與下,該控制策略能夠通過對控制繞組d、q軸電流的控制實現(xiàn)機組有功和無功功率的解耦控制;為了分析并... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 無刷雙饋發(fā)電機的特點和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無刷雙饋電機的分類
        1.2.2 無刷雙饋電機的基本工作原理
        1.2.3 無刷雙饋電機的技術(shù)特點
        1.2.4 無刷雙饋電機的在風力發(fā)電及其他變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀
        1.2.5 無刷雙饋電機風力發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有研究的不足
    1.3 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
        1.3.1 論文主要工作和創(chuàng)新點
        1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 雙定子無刷雙饋電機的結(jié)構(gòu)與運行原理
    2.1 引言
    2.2 DS-BDFIG的基本結(jié)構(gòu)
        2.2.1 級聯(lián)式無刷雙饋電機
        2.2.2 新型雙定子無刷雙饋風力發(fā)電機
    2.3 DS-BDFIG風力發(fā)電系統(tǒng)的基本運行方式
        2.3.1 DS-BDFIG的工作模式
        2.3.2 DS-BDFIG雙饋同步模式下的轉(zhuǎn)速關(guān)系
        2.3.3 DS-BDFIG雙饋同步模式下的功率關(guān)系
    2.4 本章小節(jié)
第三章 DS-BDFIG數(shù)學模型與靜態(tài)性能分析
    3.1 引言
    3.2 靜止坐標系下的DS-BDFIG模型
    3.3 統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)坐標系統(tǒng)下的DS-BDFIG動態(tài)模型
        3.3.1 坐標軸系的選定與坐標變換關(guān)系
        3.3.2 DS-BDFIG統(tǒng)一矢量模型的表達
    3.4 旋轉(zhuǎn)dq坐標系下DS-BDFIG的等效電路
    3.5 雙定子無刷雙饋電機的靜態(tài)性能
        3.5.1 雙定子無刷雙饋電機的穩(wěn)態(tài)模型與參數(shù)測量
        3.5.2 雙定子無刷雙饋電機的效率分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 DS-BDFIG并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行控制技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 基于PW側(cè)磁鏈定向的DS-BDFIG矢量控制
        4.2.1 PW磁鏈定向
        4.2.2 基于電壓模型的PW磁鏈觀測
        4.2.3 功率外環(huán)設計
        4.2.4 電流內(nèi)環(huán)設計
        4.2.5 DS-BDFIG空載并網(wǎng)過程
    4.3 PW磁鏈定向矢量功率控制實驗結(jié)果
        4.3.1 穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果
        4.3.2 動態(tài)過程實驗結(jié)果
    4.4 計及多種運行約束條件的DS-BDFIG無功調(diào)節(jié)能力分析
        4.4.1 雙定子無刷雙饋電機并網(wǎng)工況無功約束條件
        4.4.2 DS-BDFIG機組銅耗對無功調(diào)節(jié)能力的影響
        4.4.3 DS-BDFIG電感飽和對無功調(diào)節(jié)能力的影響
        4.4.4 計及約束條件的雙定子無刷雙饋風力發(fā)電機無功控制策略
        4.4.5 結(jié)論
    4.5 本章小節(jié)
第五章 DS-BDFIG獨立發(fā)電系統(tǒng)的運行控制技術(shù)
    5.1 引言
    5.2 發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)
    5.3 DS-BDFIG獨立發(fā)電系統(tǒng)的基本控制策略
        5.3.1 電流內(nèi)環(huán)的推導和設計
        5.3.2 功率繞組基波電壓外環(huán)的控制
    5.4 不平衡負載下DS-BDFIG的控制系統(tǒng)設計
        5.4.1 控制原理
        5.4.2 DS-BDFIG在正序和負序同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型
        5.4.3 負序電壓外環(huán)的設計
        5.4.4 PIR控制器的設計
    5.5 不平衡負載下DS-BDFIG的控制系統(tǒng)設計
        5.5.1 負序電壓抑制靜態(tài)性能
        5.5.2 不同負載下的負序電壓抑制性能
    5.6 本章小節(jié)
第六章 單變流器BDFIG-DC風力發(fā)電系統(tǒng)的建模與控制
    6.1 引言
    6.2 DS-BDFIG系統(tǒng)運行原理
        6.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
        6.2.2 單變流器BDFIG-DC轉(zhuǎn)矩成分
        6.2.3 轉(zhuǎn)子電阻Rr對轉(zhuǎn)矩估算的影響
    6.3 轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測器
        6.3.1 基于電壓模型的磁鏈觀測器
        6.3.2 基于小信號模型的PW頻率控制
        6.3.3 平均轉(zhuǎn)矩控制
    6.4 單變流器BDFIG-DC轉(zhuǎn)矩脈動抑制
        6.4.1 轉(zhuǎn)矩脈動最小的電流約束條件
        6.4.2 電流環(huán)設計
        6.4.3 系統(tǒng)控制框圖
    6.5 實驗驗證
        6.5.1 開環(huán)實驗驗證
        6.5.2 閉環(huán)實驗驗證
        6.5.3 轉(zhuǎn)矩脈動抑制實驗驗證
        6.5.4 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時的實驗波形
    6.6 本章小節(jié)
第七章 雙定子無刷雙饋風力發(fā)電機實驗系統(tǒng)
    7.1 引言
    7.2 實驗平臺構(gòu)成
    7.3 DS-BDFIG樣機電參數(shù)
    7.4 功率變換器(三相電壓源型逆變器)
    7.5 采樣與信號調(diào)理電路
    7.6 本章小節(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 課題展望
碩士研究生期間學術(shù)成果
參考文獻
致謝



本文編號：3322749