双馈调速系统交直交变频器控制技术研究

论文摘要

100MW脉冲发电机组是J-TEXT托卡马克装置的主供电源。针对中美电网差异导致脉冲发电机组转速下降和储能不足等问题，利用机组电动机为绕线式转子的特点设计了基于双馈调速技术的样机实验平台。电力电子和现代控制理论的发展使得双馈变频调速技术得到广泛的应用。本文主要围绕双馈调速交直交变频器样机系统进行了相关研究：首先，根据双馈调速系统的结构特点，将其分为网侧变换器和转子侧变换器。针对网侧PWM变换器的拓扑结构、原理，通过坐标变换给出了不同参考坐标系下三相电压型PWM变换器的数学模型，提出采用电压定向矢量控制的策略。阐述了电网侧变换器的双闭环控制原理和单位功率因数的实现方法，得到了内环电流控制器和外环电压控制器的工程设计和参数的选取方法，并由此建立了基于SVPWM控制的Matlab仿真。仿真试验的结果验证了母线电压响应曲线、交流侧的功率因数、谐波性能均满足控制要求，说明控制器设计理论的正确性。再次，利用电机学基本原理，介绍转子侧双馈电机的工作原理和数学模型，分析基于定子磁场定向的矢量控制策略工作原理，给出了定子磁链观测器的构建方法以及双馈电机的功率特性，并对其进行仿真研究证明了控制策略的可行性。最后，搭建了基于TMS320F2812数字信号处理器（DSP）为控制单元的系统样机实验平台，编写了网侧PWM变换器的控制程序，通过实验验证了控制策略的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 J-TEXT 托卡马克装置简介
• 1.3 100MW 脉冲发电机组系统概述
• 1.4 双馈发电技术发展及研究现状
• 1.5 论文主要内容和章节安排
• 2 网侧变换器模型和控制策略
• 2.1 三相电压型 PWM 变换器系统模型
• 2.2 三相电压型 PWM 变换器控制策略
• 2.3 网侧主电路参数选择
• 2.4 空间矢量（SVPWM）控制
• 2.5 本章小结
• 3 双馈电机数学模型和控制系统分析
• 3.1 双馈感应发电机数学模型
• 3.2 基于定子磁场定向矢量控制
• 3.3 定子磁链观测器
• 3.4 功率特性
• 3.5 本章小结
• 4 双馈调速交直交变频器系统仿真与实验设计
• 4.1 双馈调速交直交变频器系统仿真
• 4.2 实验系统结构
• 4.3 实验系统硬件
• 4.4 主电路功率部分结构
• 4.5 控制系统软件设计
• 4.6 网侧变换器实验结果分析
• 4.7 本章小结
• 5 总结和展望
• 致谢
• 参考文献