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余热发电系统无刷双馈发电机矢量控制策略研究

作　者: 杨莫庸
导　师: 王正；张凤阁
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 余热发电系统双定子无刷双馈发电机矢量控制变速恒频
分类号: TM34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了利用可再生能源和保护大气环境,使人类社会得到可持续性发展,成为各国研究的热点。本文以回收低温余热源为目的,在涡旋膨胀机转速变化的情况下,实现发电机输出恒压恒频的电压。双定子无刷双馈发电机具有实现变速恒频发电的特点,非常适用于余热发电系统。双定子无刷双馈发电机可在转子转速变化的条件下,通过控制励磁电机的励磁电流频率来确保功率电机输出电频率不变,既能实现变速恒频发电。这种电机没有电刷和滑环,结构坚固可靠,适于恶劣工作环境,由于能量可以双向流动,实现了独立调节有功和无功能量的可能性。本文对涡旋式膨胀机和双定子无刷双馈发电机工作原理和结构进行分析,做了涡旋膨胀机特性试验,建立了双定子无刷双馈发电机转子机械速和定子同步速的数学模型,在这个基础上,在余热发电系统中提出了双定子无刷双馈发电机矢量的控制方法,进而进行了对双定子无刷双馈发电机的仿真研究,同时还研究了双定子无刷双馈发电机变速恒频发电的控制策略和进行了仿真研究验证。在理论分析之上,不仅进行了双定子无刷双馈发电机仿真研究,而且还搭建了硬件的实验平台进行验证,其中包括各种电路原理图的设计、对所需器件的选择比较、PCB印刷电路板绘制、调试等工作。随后,进行了双定子无刷双馈发电机实验系统的发电实验,实现了余热发电系统的变速恒频发电。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 课题的背景和意义  10-11
  1.2 余热发电技术国内外发展状况  11-15
    1.2.1 国内发展状况  11-13
    1.2.2 国外发展状况  13-14
    1.2.3 当前余热发电现状  14-15
  1.3 无刷双馈电机的发展  15-18
  1.4 论文的研究内容  18-19
第二章双定子无刷双馈发电机和涡旋式膨胀机的基本原理  19-30
  2.1 双定子无刷双馈发电机的基本结构  19-20
  2.2 双定子无刷双馈发电机变速恒频发电原理  20-24
    2.2.1 发电机转子绕组同相序连接情况  21-23
    2.2.2 发电机转子绕组反相序连接情况  23-24
  2.3 涡旋式膨胀机原理  24-27
  2.4 涡旋式膨胀机特性实验  27-30
第三章双定子无刷双馈发电机数学模型  30-46
  3.1 双定子无刷双馈发电机ABC坐标系数学模型  30-33
  3.2 双定子无刷双馈发电机两相旋转坐标系上的数学模型  33-42
    3.2.1 任意速度两相旋转坐标系数学模型  33-35
    3.2.2 转子机械速两相旋转坐标系数学模型  35-38
    3.2.3 转子绕组中电压和电流关系  38-40
    3.2.4 转子机械速坐标系下电机数学模型  40-42
  3.3 双定子无刷双馈发电机的MT坐标系下数学模型  42-46
第四章双定子无刷双馈发电机控制策略  46-56
  4.1 矢量控制简介  46-49
  4.2 双定子无刷双馈发电机变速恒频矢量控制研究  49-53
  4.3 仿真模型搭建及仿真结果  53-56
第五章系统硬件设计  56-65
  5.1 硬件电路设计  56-65
    5.1.1 功率电路  57-58
    5.1.2 驱动电路  58-61
    5.1.3 保护电路  61-63
    5.1.4 驱动控制印刷电路板  63-65
第六章结论  65-66
参考文献  66-68
在学期间研究成果  68-69
致谢  69

余热发电系统无刷双馈发电机矢量控制策略研究

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