并列结构混合励磁同步发电机交流励磁矢量控制研究

摘要

针对永磁同步发电机磁场不易调节的缺点，本文提出了一种并列结构的混合励磁同步发电机。本文对混合励磁发电机的数学模型、交流励磁矢量控制方法、空载特性、负载特性进行了详细的研究。
　　论文首先讨论了已存在的各种混合励磁电机，然后讨论了课题组提出的并列结构混合励磁同步发电机，对其结构、稳态工作原理进行了简要的分析。所提出的混合励磁发电机的电励磁部分静止在定子上，由于在电励磁部分的磁路上不存在附加气隙，具有效率高、环境适应性好的优点。
　　论文接着在参考永磁电机和双馈电机的数学模型的基础上，经过物理类比，建立了并列结构混合励磁同步发电机的数学模型。论文通过数学模型的推导建立了以控制励磁电压来控制磁链的方式，并讨论了励磁控制策略。
　　论文然后搭建了并列结构混合励磁同步发电机的Simulink仿真模块，建立了仿真系统，并列举了多项建模时需要注意的要点。
　　论文最后仿真得到了混合励磁发电机的空载特性，表明通过控制发电机的交流励磁电压，进而控制交流励磁磁通，可以实现输出电压的双向调节。论文还仿真了混合励磁同步发电机带载运行的情况，通过突增和突减负载检验控制方法的准确性。带载仿真的结果证明了本文所提出的控制策略对混合励磁发电机机端电压进行稳定控制的可行性及所建立数学模型的准确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 混合励磁电机的国内外研究现状

1．2．1 混合励磁永磁电机的发展现状

1．2．2 混合励磁永磁电机励磁调压研究现状

1．3 混合励磁电机的难点和重点

1．3．1 数学模型的建立

1．3．2 控制策略和仿真系统的建立

1．4 本文主要研究内容

第2章 HESG的稳态工作分析

2．1 引言

2．2 HESG的结构及其工作原理

2．3 HESG的数学模型

2．3．1 永磁电机的数学模型

2．3．2 双馈异步电机的数学模型

2．3．3 HESG的数学模型

2．4 HESG的稳态相量分析

2．5 本章小结

第3章 HESG交流励磁的矢量控制方法

3．1 引言

3．2 HESG方程的转化

3．2．1 考虑励磁绕组微分项的控制方法

3．2．2 不考虑励磁绕组微分项的控制方法

3．3 对励磁系统的基本要求

3．4 电励磁同步电机励磁系统概述

3．4．1 主励磁系统

3．4．2 自动电压调节器

3．5 HESG励磁控制系统

3．5．1 HESG励磁控制原理

3．5．2 控制系统的特点

3．5．3 励磁控制系统的组成部分

3．6 本章小结

第4章 HESG仿真模块以及仿真系统的建立

4．1 引言

4．2 Matlab／Simulink简要介绍

4．2．1 MTALAB环境概述

4．2．2 MTALAB系统

4．2．3 Simulink介绍

4．2．4 SimPowerSystems介绍

4．3 建立HESG的Matlab／Simulink模块

4．3．1 主要分立模块的建立

4．3．2 MATLAB仿真系统图

4．3．3 注意事项

4．4 本章小结

第5章 系统仿真及结果分析

5．1 引言

5．2 HESG仿真参数的选取

5．3 HESG的空载运行

5．3．1 定子励磁电流稳定时为零

5．3．2 定子励磁电流正向增磁

5．3．3 定子励磁电流反向去磁

5．4 HESG的负载运行

5．4．1 恒定负载

5．4．2 负载突增

5．4．3 负载突减

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文的主要成果

6．2 本文的不足以及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢