双馈及九相感应电机在风力发电中的应用研究

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随着化石能源的日益衰竭和环境问题的愈加严峻,风力发电凭借其清洁、高效、可再生的优势得到了越来越多的研究。其中以双馈电机应用最为广泛,但存在可靠性不高、大容量化发展困难等缺点,因此多相感应电机成为了探索的新方向。  本文对双馈风力发电系统的控制算法进行了仿真研究和实验验证,并对九相感应电机的谐波注入和缺相情况的控制策略进行了研究。  通过对双馈电机的建模,推导了采用定子磁链定向的矢量控制策略,并将风电系统的运行分为并网和并网后的变速恒频及最大功率跟踪。在此基础上对包含风力机和风速模型的风力发电系统进行仿真,并在全开放式的实验平台上进行实验验证。实验结果显示控制策略能够迅速实现并网,且稳定运行后的功率和转速控制效果良好。  为了研究九相电机在风电系统中的控制,推导了九相电机的绕组磁势方程,并在此基础上完成了对整个电机在自然坐标系下的建模。将非正弦供电下的电机模型分解到四个子空间,并分别施加矢量控制方法,仿真结果证明非正弦供电有效提高了转矩输出。  针对单相缺相的情况,修改了故障下的九相电机模型并增加了代表损耗的子空间。对转矩脉动分量的表达式进行了计算,并设计了相应的控制算法来消除脉动,通过选取合适的电流参考分量来实现单相缺相时电机的平稳运转,仿真结果证明了该控制算法的合理性和准确性。
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