定子双绕组感应发电系统励磁控制的研究

摘要

本文以变速风力发电为背景，介绍了一种新型的异步发电系统—定子双绕组感应发电系统，该系统所采用的双绕组感应发电机相对于传统的三相感应发电机而言，有其独特的优势，定子上安置了两套绕组，一套功率绕组对外输出功率，另一套控制绕组通过控制与其相串联的励磁变换器，调节励磁无功电流，在变速变负载条件下，保持功率绕组输出电压幅值恒定。 定子双绕组感应发电系统能够应用于变速场合，但是在变速条件下，功率绕组输出三相交流电频率不固定，所以该系统尤其适用于带整流型负载，作为高压直流电源使用，这种变速高压直流发电系统可以应用到变速风力发电系统中去，该方案与ABB公司所提出的近海变速风力发电系统高压直流集电输送方案相一致，具有很强的工程应用前景。 本文阐述了定子双绕组感应发电系统的基本控制原理，建立了三相电流滞环控制和空间电压矢量调制方式下系统MATLAB仿真模型，进行了深入而细致的系统仿真研究，着重分析了变速变负载条件下系统的动态变化过程，摸索出了一定的控制规律，紧接着在700W/160V小功率双绕组样机上进行了实验验证，实验结果表明了系统控制原理的正确性。同时，本文还针对降低励磁变换器容量的控制目标，给出了优化励磁电容的选取原则，并在18KW/270V样机上验证了励磁变换器容量优化的思路。此外，本文还简要介绍了控制系统所使用的两套数字控制软硬件平台，一套是基于TI公司TMS320LF2812 DSP的数字控制平台，该平台应用于700W/160V小功率双绕组样机，另一套是基于dSPACE DS1104的数字控制平台，该平台用于18KW/270V中功率双绕组样机。最后，对课题组的下一步研究工作进行了展望，提出了一些目前迫切需要解决的重难点问题。