《寬速度範圍永磁交流發電機系統雙連線埠穩壓技術的研究》是依託浙江大學，由沈建新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：寬速度範圍永磁交流發電機系統雙連線埠穩壓技術的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：沈建新
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
永磁交流發電機具有諸多優點，套用前景廣闊。通常，其輸出電壓正比於轉速，因此，在寬速度範圍（可達10倍以上）的工況下，雖然可以通過電力電子功率變換裝置來穩定用電側的電壓，但電機側的電壓卻會大幅變化- - 若在低速區滿足了電壓大小要求，則在高速區就會出現多倍的高電壓，由此造成功率器件和電機絕緣材料的耐壓選擇困難。本項目提出利用PWM整流器來實現AC/DC變換，一方面穩定用電側的直流電壓，另一方面通過為發電機電樞繞組饋入合適的直軸電流，在高速區進行弱磁控制，從而穩定電機側的交流電壓，由此實現雙連線埠穩壓，並擴展發電機的工作轉速範圍。儘管弱磁控制技術在永磁交流電動機中已廣泛套用，但在永磁交流發電機中的套用研究並不多。本項目將針對提升弱磁能力，從發電機本體的拓撲機構和電磁設計、PWM整流器的控制策略、以及二者的協同工作等方面深入研究這種雙連線埠穩壓技術，以及高速弱磁時控制器失控的故障保護技術。
結題摘要
永磁同步發電機具有諸多優點，套用前景廣闊。通常，其輸出電壓正比於轉速，因此，在寬速度範圍（可達 10 倍以上）的工況下，雖然可以通過電力電子功率變換裝置來穩定用電側的電壓，但電機側的電壓卻會大幅變化，若在低速區滿足了電壓大小要求，則在高速區就會出現多倍的高電壓，由此造成功率器件和電機絕緣材料的耐壓選擇困難。 本項目提出利用 PWM 整流器來實現 AC/DC變換，一方面穩定用電側的直流電壓，另一方面通過為發電機電樞繞組饋入合適的直軸電流，在高速區進行弱磁控制，從而穩定電機側的交流電壓，由此實現雙連線埠穩壓，並擴展發電機的工作轉速範圍。儘管弱磁控制技術在永磁同步電動機中已廣泛套用，但在永磁同步發電機中的套用研究並不多。 針對原定的研究內容，本項目取得的如下五大方面的重要結果：1、提出了寬轉速範圍永磁同步發電機的設計原則，即對變速PMSG系統需要設計較大的電機電感，既可減小其短路電流，又可增強電機電流的調磁能力；2、建立了發電系統的模型和分析了發電機參數及控制策略對穩壓控制的影響，此外，引入了有源阻尼控制策略，大大加快了直流母線電壓的回響速度；3、提出了一種新型的穩壓控制策略，即直接電壓控制策略，相比於矢量控制，具有較好的動態性能，且無需電流感測器，增強了系統的可靠性；4、提出了適合直流側不同負載條件的PWM整流器控制策略，研究了不同種類負載對變速PMSG系統穩壓性能的影響；5、提出了寬轉速範圍永磁交流發電機的弱磁工作的基本原則與方法，即低速時採用最大轉矩電流比控制，高速或重載時通過一個電壓外環實時補償d軸弱磁電流，這樣使得系統能夠實時跟隨轉速和負載變化而自動分配和控制d、q軸電流。 本項目從發電機本體的拓撲結構和電磁設計、PWM 整流器的控制策略、以及二者的協同工作等方面進行了深入研究，為基於PWM整流器的永磁同步發電機雙連線埠穩壓技術的理論和工程實用化奠定基礎。
