双馈变速凸极同步电机及其控制研究

摘要

双馈变速凸极同步电机是一种新型电机，其定子与普通电机相同，转子采用两相垂直（两相绕组在空间上相差90°电角度）绕组进行励磁。两相励磁绕组通入相位差90°的交流电便形成旋转气隙磁场，这样便实现了气隙磁场的同步旋转速度与转子旋转速度的分离，即实现了变速恒频运行。对于励磁控制系统，当采用空间矢量控制时，能够对有功、无功功率进行解耦，实现了有功、无功功率的独立调节。此电机具有典型的凸极结构，结构牢固简化，适用于大型水力、风力发电机组。 本文简要介绍了双馈变速凸极同步电机的发展背景、历程与前景；分析了电机工作原理与励磁控制系统，建立了相应的数学模型并用matlab进行仿真研究，初步验证了电机的良好性能；根据原理分析与仿真结果，对励磁控制系统的整体设计进行了介绍，并对系统硬件的各个单元做了详细的分析；最后对试验结果进行了进一步的分析和总结。 本文重点放在电机本体及励磁控制系统的建模仿真与励磁控制系统硬件设计上。仿真软件采用matlab，在matlab环境中根据所建立的数学模型得出各种工况下的工作特性曲线，进行电机性能的分析。励磁控制系统采用DSP2407为控制芯片，主要控制思路是：把转子转速与定转子电流反馈到DSP，根据控制策略进行计算，控制IGBT变换器的导通与关断，从而控制系统正常有效的运行。并且根据系统的需要，设计了保护与显示电路。