五相双绕组感应发电机励磁控制系统硬件设计与实现-电力工程技术.pdfVIP

２０１７年５月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第３６卷　 第３期 ７ 五相双绕组感应发电机励磁控制系统硬件设计与实现 潘子昊，王思齐，蒋志鹏，张喆轩， 卜飞飞 （南京航空航天大学，江苏 南京 ２１１１０６） 摘　 要：本文研究了一种五相双绕组感应发电机励磁控制系统的硬件设计与实现方法。 该发电机的转子为笼型， 其定子上有两套五相绕组：一套是控制绕组，接有励磁变换器；另一套是功率绕组，经整流输出直流电能。 励磁变 换器由以绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）模块为基础的主电路、驱动电路、数学信号处理电路、采样调理电路、保护电 路等部分组成。 励磁控制器向发电机提供所需的可变励磁无功，控制发电机励磁，从而实现对输出电压的控制。 关键词：双绕组感应发电机；五相；励磁控制；硬件设计 中图分类号：ＴＭ３４６．２　 　 　 　 　 文献标志码：Ａ 文章编号： － － － ２０９６ ３２０３（２０１７）０３ ００　 ０　 学的马伟明院士及其研究团队以舰船电源为应用 ０　 引言 背景对双绕组感应电机发电系统进行了卓有成效 － 风能分布广泛，是一种储量丰富、清洁的可再 的研究［１２ １４］。 ２００４年以来南京航空航天大学的研 生能源，开发风能对改善能源结构和保护生态环境 究人员对采用双绕组感应电机的宽风速运行风力 － 具有十分重要的意义。 为促进风力发电的发展，世 发电技术进行了一系列的研究［１５ １８］。 为进一步提 ［１］ 界各国政府都出台了相应的优惠政策 。 我国风 高双绕组感应发电机系统的性能和功率密度，南京 能资源丰富，大力发展风力发电是缓解我国电力资 航空航天大学的研究人员将双绕组感应发电机和 ［２］ 源紧张的有效途径之一 。 由于风所携带的能量 多相感应电机相结合，提出了一种双绕组五相感应 与风速的三次方成正比，风速的变化会引起风能的 电机发电系统，并对其优化设计、高性能控制进行 ［３，４］ ［１９］ 较大变化 ，故对风力发电系统的要求有：转速变 了初步的探索 。 众所周知，多相电机具有高可靠 化范围大；整流后输出直流电压；无刷化，带有开关 性和高功率密度的优点，尤其是与非正弦励磁技术 功率元件的变换器的容量小，以降低造价、减小体 相结合，可以充分利用铁心。 本文以风力发电为背 ［５］ 积及重量，规避大功率变换器设计的难题 。 在现 景，研究了一种五相双绕组感应电机励磁控制系统 ［６］ 的硬件设计方法，该发电机系统具有高动静态性能 有的技术条件下，双馈感应发电机 和笼型感应发 电动机能适应这样的需求。 和良好的供电品质，开发了一台５ ｋＷ实验样机，并 笼型感应电机因其简单坚固、可靠性高、制造 通过实验对该励磁控制系统的性能进行了检测。 技术成熟等优点，在国民经济中占有重要的地