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转差频率旋转坐标系的无刷双馈电机数学模型与矢量控制研究

王正  
【摘要】: 无刷双馈电机调速系统集中了笼型转子感应电机调速系统和绕线转子感应电机调速系统的优点。特别是无刷双馈调速系统变频器功率只是电机功率的一部分,与笼型转子感应电机调速系统相比,具有明显成本优势。 目前,国内外对无刷双馈电机及控制方法的研究正处在由理论研究向实际应用过渡阶段,有很多地方还需要在实际应用中不断完善和发展,至今没有建立起一套集矢量图、等效电路和数学模型于一体的无刷双馈电机分析方法。针对这些尚未解决的问题,本文开展了如下几个方面的工作。 首先,在其它学者研究的基础之上,提出了一种基于转差频率旋转坐标系建立数学模型的方法。依此方法建立的无刷双馈电机数学模型,解决了功率绕组电流产生的气隙磁场和控制绕组电流产生的气隙磁场在空间的旋转速度不相同的问题。为建立无刷双馈电机矢量控制理论打下了基础。 其次,在前述的基于转差频率旋转坐标系无刷双馈电机数学模型基础上,提出了基于转差频率旋转坐标系的无刷双馈电机矢量控制方法。能通过无刷双馈电机控制绕组电流,来控制功率绕组电流的有功分量和无功分量,这样不但功率绕组的功率因数可以任意调节,而且能够做到功率绕组电流只提供有功电流分量,由功率绕组来提供动态转矩,功率绕组所需的励磁磁场完全由控制绕组电流提供。这样可使调速系统提供更大的动态电磁转矩,大大提高调速系统的动态响应性能。 然后,构建了基于转差频率旋转坐标系的无刷双电机矢量控制系统实验样机,并进行了实验研究。验证了本文提出的基于转差频率旋转坐标系的无刷双电机矢量控制系统的正确性。 最后,建立了新型的无刷双馈电机等效电路,解决了功率绕组等效电路和控制绕组等效电路相互分离的问题,使功率绕组等效电路和控制绕组等效电路连在了一起,给无刷双馈电机的稳态分析带来了很大方便。


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