无刷双馈电机矢量解耦控制方法的研究

论文摘要

本文主要研究了无刷双馈电机基于转子气隙磁场定向的矢量解耦控制策略,并用MATLAB的仿真工具Simulink对控制策略进行仿真。首先,按“极调制”理论研究了无刷双馈电机的结构,得出定子槽数与转子槽数的匹配关系。同时,研究了无刷双馈电机的基本方程。在基本方程的推导过程中,综合考虑定子功率绕组与转子功率子系统之间的电磁耦合,以及控制绕组与转子控制子系统之间的电磁耦合关系,推导出无刷双馈电机的基本电压方程、电磁转矩方程和运动方程。然后,在电机基本方程的基础上按磁场旋转原理推导了任意坐标系d-q轴模型,并通过将坐标轴定在转子上简化了模型。以转子d-q轴模型作为基础,仿真研究了电机在异步运行、同步运行和双馈运行模式下电机的运行特性以及电机的效率,得出不同运行模式下电机效率的大小关系为:超同步助力运行模式异步运行模式超同步发电运行模式同步运行模式亚同步制动运行模式。最后,对无刷双馈电机转子气隙磁场定向的矢量解耦控制进行仿真研究。研究从推导无刷双馈电机的双同步坐标系模型开始,在此基础上推导矢量解耦控制方程并对矢量解耦控制进行仿真,仿真结果表明所采用的矢量解耦控制能改善无刷双馈电机的调速性能。此外,本文对无刷双馈电机模型以及所采用的矢量解耦控制方法进行简要评价,并结合实际情况给出改进方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无刷双馈电机的研究意义
• 1.2 无刷双馈电机的发展
• 1.3 无刷双馈电机的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 无刷双馈电机的基本理论
• 2.1 无刷双馈电机的“极调制”理论
• 2.2 无刷双馈电机的结构
• 2.2.1 定子绕组的结构
• 2.2.2 转子绕组的结构
• 2.3 无刷双馈电机的谐波分析
• 2.3.1 定子绕组谐波磁动势
• 2.3.2 转子回路谐波磁动势
• 2.4 无刷双馈电机的参数
• 2.4.1 定子相绕组的阻抗
• 2.4.2 定子相绕组和转子回路之间的互感
• 2.5 无刷双馈电机的基本方程
• 2.5.1 电压方程
• 2.5.2 电磁转矩方程
• 2.5.3 运动方程
• 2.6 本章小结
• 第三章 无刷双馈电机的运行原理及其仿真
• 3.1 无刷双馈电机转子d-q 坐标轴模型
• 3.2 无刷双馈电机的仿真模型
• 3.3 无刷双馈电机运行原理的仿真
• 3.3.1 异步运行模式
• 3.3.2 同步运行模式
• 3.3.3 双馈运行模式
• 3.4 无刷双馈电机的运行效率分析
• 3.4.1 异步运行时电机的效率
• 3.4.2 同步运行时电机的效率
• 3.4.3 双馈运行时电机的效率
• 3.5 本章小结
• 第四章 无刷双馈电机的矢量解耦控制
• 4.1 无刷双馈电机矢量解耦控制策略简介
• 4.2 基于电磁转矩方程直接求解的矢量解耦控制
• 4.2.1 双同步坐标系模型
• 4.2.2 控制子系统转子气隙磁链定向的矢量解耦控制
• 4.3 矢量解耦控制策略的仿真
• 4.3.1 仿真模块的搭建以及仿真结果的分析
• 4.3.2 矢量解耦控制器仿真参数的调节
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢