独立异步发电机建压及无速度传感器控制方法研究

作     者：华志超 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：万山明

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：独立异步发电机 电容自励 无电容自励 建压 间接矢量控制 无速度传感器 弱磁控制 

摘      要：异步电机坚固可靠,价格便宜且易于维护,很适合用于独立发电系统。传统的独立异步发电机是在异步电机端部并联电容实现异步电机自励建立电压,但是这种发电方式在加入负载后发电电压会有变化,只能应用与对电能质量要求不高的场合,克服传统自励异步电机发电系统的缺点才能更广泛的应用异步发电机。本文分别对电容自励异步电机发电系统和无电容自励异步电机发电系统进行了研究。本文首先根据电容自励异步电机发电系统的状态方程推导出其顺利建立电压的条件,只有异步电机端部并联的电容和转速在一定范围内,电容自励异步电机发电系统才能成功建立电压,然后再通过控制变流器来稳定电容自励异步电机发电系统的电机端电压幅值和直流母线电压。由于电容自励异步电机发电系统中并联电容的存在,模型比较复杂,高性能控制不容易实现,其顺利建立电压对转速值也有限制。无电容自励异步电机发电系统能够客服这些缺点。本文分析无电容自励异步电机发电系统建压条件,推导出直流母线给定值为斜率在一定范围内的斜坡输入。控制方法采用间接矢量控制方法,给出了间接矢量控制中磁场准确定向的补偿方法,并且无速度传感器,在发电的不同阶段采用不同的转子转速估计方法。由于无电容自励异步电机发电系统的转速运行范围很宽,本文分析了其发电过程中转矩最大化的理论最优电流控制,并给出了无电容自励异步电机发电系统弱磁控制的实现方法。在Matlab/Simulink软件中搭建仿真模型并搭建7.5kW独立异步电机发电系统实验平台,验证了上述理论分析的可行性。