开关磁阻发电机供电系统仿真分析

论文摘要

由于开关磁阻发电机结构简单、控制灵活、容错能力强并能适应恶劣的工作环境,开关磁阻发电机供电系统近年来逐渐在航空、舰船、汽车及风力发电等领域获得了广泛应用。本文建立了开关磁阻发电机供电系统的仿真模型,对开关磁阻发电机供电系统进行了计算机仿真,研究了开关磁阻发电机的供电特性和供电系统的稳定性。详细研究了供电系统中用电负荷数学模型的辨识方法,讨论了采样数据处理过程中滤波器的选取问题,建立了z域变量与s域变量的映射关系,利用零极点匹配法完成了负荷的离散数学模型到连续数学模型的转化,根据电网络综合理论由负荷的连续数学模型设计出了负荷的等效电路,进而得到了负荷的仿真模型,为开关磁阻发电机供电系统的综合仿真奠定了基础。分析了开关磁阻发电机的结构、相电感特性、工作原理、运行特点和控制方法,并给出了开关磁阻发电机的数学模型。建立了开关磁阻发电机的MATLAB/SIMULINK仿真模型,利用MATLAB软件对开关磁阻发电机供电系统进行了综合仿真,研究了自励磁条件下起励电压、开通角、关断角、转速和稳压电容等因素对开关磁阻发电机输出特性的影响。分析了负荷发生小扰动和大扰动情况下的供电系统的电压稳定性,并对开关磁阻发电机带蓄电池运行和不带蓄电池运行时的稳定性进行了比较。研究成果对于提高开关磁阻发电机供电系统的稳定性和推广开关磁阻发电机的进一步应用具有实际工程意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 开关磁阻发电机的研究现状
• 1.2.2 系统辨识理论的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 负荷数学模型的辨识与综合
• 2.1 引言
• 2.2 最小二乘法简介
• 2.2.1 最小二乘一次完成算法
• 2.2.2 最小二乘递推算法
• 2.3 负荷数学模型的辨识
• 2.3.1 输入信号的选取
• 2.3.2 数据采样与处理
• 2.3.3 算例
• 2.4 系统离散传函与连续传函的转化
• 2.4.1 z域变量与s域变量的映射关系
• 2.4.2 连续系统传函的确定方法
• 2.4.3 算例
• 2.5 负荷数学模型的综合
• 2.6 本章小结
• 第3章 开关磁阻发电机的控制方法与仿真模型
• 3.1 引言
• 3.2 开关磁阻发电机发电原理及数学模型
• 3.2.1 磁阻电机的结构与相电感特性
• 3.2.2 开关磁阻发电机的发电原理与数学模型
• 3.2.3 功率变换器的结构
• 3.3 发电运行时的相电流解析
• 3.4 开关磁阻发电机的控制方式
• 3.4.1 角度位置控制
• 3.4.2 电流斩波控制
• 3.4.3 PWM控制
• 3.5 开关磁阻发电机的仿真模型
• 3.5.1 功率变换电路模型
• 3.5.2 磁阻电机模型
• 3.5.3 控制模块
• 3.6 本章小结
• 第4章 开关磁阻发电机供电系统稳定性仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 开关磁阻发电机输出特性仿真
• 4.2.1 起励电压对输出电压影响
• 4.2.2 开通角对输出电压的影响
• 4.2.3 关断角对输出电压的影响
• 4.2.4 电机转速对输出电压的影响
• 4.2.5 稳压电容对输出电压的影响
• 4.3 负荷突变时的电压稳定性分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢