基于MATLAB的无刷DFIG建模与仿真

基于MATLAB的无刷DFIG建模与仿真

一、基于MATLAB的无刷双馈电机建模与仿真(论文文献综述)

郭一飞,张岳[1](2020)在《基于交互技术的无刷双馈电机运行特性仿真平台设计》文中研究指明利用MATLAB设计了无刷双馈电机运行特性的可视化仿真教学平台,基于SIMULINK仿真技术搭建了无刷双馈电机电动、发电运行状态下的仿真模型,利用友好的GUI技术,详细介绍了如何用GUI技术建立交互界面,并给出相应功能的编程程序。通过该平台可实现无刷双馈电机的异步运行、双馈运行以及变速恒频运行特性的仿真,可以直观地观察到无刷双馈电机各种运行特性的变化情况,通过仿真有助于学生理解无刷双馈电机的性能,使该仿真教学平台具备较强的教学、实验和工程研究价值。

郭磊[2](2020)在《船舶双馈轴带发电机独立运行控制研究》文中研究指明船舶双馈轴带发电机能够充分利用主机剩余功率,提高主机燃油效率,且具有变换器容量小、转速运行范围较宽等优点,是船舶电力系统的重要组成部分。处于独立运行状态的双馈轴带发电机受各类船舶负载的影响,其交流发电电压易产生幅值波动、不平衡和谐波畸变等问题,降低发电电能质量,削弱电力系统的稳定性。另外,随着船舶直流电网的应用,研究双馈轴带的直流发电运行状态,提高双馈轴带的运行性能,受到了越来越广泛的关注。因此,本文以独立运行的双馈轴带发电机为研究对象,对连接平衡负载、不平衡负载、非线性负载的交流发电状态和连接直流负载的直流发电状态的控制运行展开研究。主要研究工作如下:第一,考虑独立运行双馈轴带交流发电机连接平衡负载的情况,针对转子侧变换器提出了一种改进的矢量控制方法。设计改进的定向方法与基于扩张状态观测器的非奇异终端滑模转子电流控制器,以减小控制器对电机参数的依赖,增强对负载变化的鲁棒性,提高发电控制效果。通过仿真和实验对所设计的控制器用于双馈轴带发电机的恒定电压输出能力和变速恒频性能进行了验证。第二,考虑不平衡负载对独立运行双馈轴带发电机输出电压的影响,设计改进型扩张状态观测器,同时对正序和负序分量进行估计,结合非奇异终端滑模设计直接电压控制器,用于转子侧变换器控制,简化控制器结构,改善电压动态控制性能。鉴于改进扩张状态观测器的优异估计能力,设计的控制器在转子电压中叠加特定的二倍频交流信号,以抑制负序定子电压,保证输出电压的平衡与稳定。通过仿真和实验对所设计的控制器用于不平衡负载下双馈轴带发电系统的平衡电压发电性能进行分析,验证了设计控制器的有效性。第三,考虑非线性负载在独立运行双馈轴带发电机的定子电压中引入谐波的影响,设计可同时估计直流量和六倍频交流量的增强型扩张状态观测器,结合超螺旋滑模设计改进的直接电压控制器,在转子电压中加入特定的六倍频交流信号,以抑制定子电压中的-5次和7次谐波,提高电压正弦度,改善发电电能质量,增强电压控制鲁棒性。通过仿真和实验对所设计的直接电压控制器用于线性和非线性负载下双馈轴带发电系统的有效性进行验证。第四,考虑双馈轴带发电机的定子端连接不可控整流器进行直流发电的独立运行情况,设计基于扩张状态观测器的超螺旋滑模直流电压控制器,改善直流电压的动态调节性能;进一步分析不可控整流器引入的谐波电流对双馈电机的影响,设计了转子电流交流给定计算模块和基于谐振扩张状态观测器的超螺旋滑模转子电流控制器,调节转子电流的谐波分量至最优状态,在保证直流电压控制稳定的同时,抑制定子电流与转子电流谐波,减小电机的六倍频转矩脉动和变换器开关损耗,改善双馈电机的运行特性。通过仿真和实验对设计的控制器用于独立运行双馈轴带直流发电系统的可行性和有效性进行了验证。

鲁敏[3](2020)在《控制绕组电流定向的无刷双馈系统独立发电与虚拟同步运行研究》文中研究指明中国的可再生资源丰富,近年来可再生能源发电的装机容量持续快速增长。无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Induction Generator,BDFIG)由于其特殊的物理结构设计省去了电刷和滑环,非常适合在难以维护的恶劣环境下运行;且具有变速恒频运行能力,可作为风力发电机使用。然而无刷双馈电机的双定子结构使系统的数学模型更为复杂,对控制系统设计提出了更多的挑战。无刷双馈电机主要的控制方式是矢量控制,且在独立运行与并网运行时控制策略各不相同。在发电机独立运行时,控制目标是发电机端电压的幅值和频率,并网运行时,控制目标是发电机端送入电网的有功和无功电流。目前控制方案大都针对独立和并网运行分别展开设计,这增加了系统设计难度,导致系统结构复杂。针对上述问题,本文以无刷双馈电机的控制绕组电流定向为基础,对这一定向方式下的模型特性、独立运行时的定向准确性以及并网运行特性进行了深入的研究,具体内容包括:(1)讨论了无刷双馈发电系统在偏远地区风电场的应用潜力,指出无刷双馈发电系统具备独立运行与并网运行能力的必要性;针对目前独立运行设计与并网运行设计相对孤立的问题,提出了先以独立运行模式为基础设计控制系统,再在此基础上拓展并网运行功能的思路,以期降低系统的复杂度;(2)对独立运行的无刷双馈发电系统进行了建模。分析了在功率绕组、控制绕组与转子绕组坐标系建立模型的优缺点,进一步讨论了采用控制绕组电压、磁链及电流三个物理量进行定向时的模型特性。经过分析和比较,本文选择了控制绕组电流定向构建无刷双馈发电控制系统,并对该定向方式下的双环控制结构进行了分析和论述;(3)若要改善矢量控制的性能,需保证功率绕组电量坐标变换的准确性,该坐标变换涉及到无刷双馈电机的控制绕组坐标变换初相角和转子初相角,需用码盘测量;也涉及到两个定子的失配角,需要设计者或生产厂家提供。本文利用控制绕组电流定向后控制绕组q轴电流为0的特点,设计了坐标变换的自校正环节,无需码盘与失配角信息即可提高坐标变换的准确性,有效改善了矢量控制系统的控制性能;(4)为满足并网运行模式的要求,在控制绕组电流定向的结构下,提出了无刷双馈电机虚拟同步控制策略。该策略通过将控制绕组电流定向下的电机模型等价转化为同步机形式,以便于实现同步机行为的模拟;再依此生成控制绕组电流定向控制系统的参考值,从而在控制绕组电流定向下实现了具有同步机特性的并网运行。

苏丹[4](2020)在《基于永磁化双馈电机的风力发电系统并网控制研究》文中提出可再生能源竞价上网政策的推行促使风电技术朝着进一步提高发电效率,降低风电度电成本的方向快速发展。永磁化双馈风力发电系统作为一种新型变速恒频风力发电系统,因其具有可实现最大风能跟踪控制、所需功率变换器容量小、功率密度和效率高等优点而展现出极大的应用潜力。永磁化双馈电机是永磁化双馈风力发电系统的核心组成部分,其结构和工作原理较为复杂,目前针对永磁化双馈电机控制技术的研究少有报道。因此,研究永磁化双馈电机的控制技术有重要意义。本课题为提出适用于永磁化双馈电机的控制策略,从同步并网控制、并网运行控制和转子位置估测三个方面进行了研究。同步并网控制的目标是实现永磁化双馈电机的平滑并网,降低并网瞬间定子电流对电网和风力发电系统的冲击;并网运行控制的目标是实现永磁化双馈风力发电系统变速恒频运行和最大风能跟踪控制;转子位置估测的目标是实现永磁外转子转速和位置信息的高精度获取,改善矢量控制效果。论文的主要研究工作和成果包括以下:(1)介绍了永磁化双馈电机的结构和电磁特性,说明了永磁化双馈风力发电系统的工作原理和运行模式。推导了永磁化双馈电机在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型,并建立了风力机、背靠背功率变换器等系统其它组成部分的数学模型。(2)提出了永磁化双馈电机的同步并网控制策略,通过控制永磁外转子转速使定子电压具有和电网电压相同的频率、幅值和相位,满足无冲击并网要求。提出了基于矢量控制技术的永磁化双馈电机并网变速恒频运行控制策略,进一步地,采用变步长爬山法实现系统最大风能跟踪控制。(3)针对永磁外转子位置检测精度低的问题,基于三路霍尔信号,分别采用零阶估测和一阶估测两种方法对永磁外转子位置进行角度细分,并根据样机中霍尔元件的实际安装位置对角度分区进行校正,实验验证转子位置估测精度得到了优化。在此基础上,仿真分析了仅有一个霍尔元件正常工作时的估测精度和系统控制效果。(4)基于dSPACE1104进行了软硬件设计,实验测试平台包括主电路、电流电压采样电路、驱动电路、转速位置信号处理电路以及软硬件保护电路等。实验验证了永磁化双馈电机同步并网控制策略和并网变速恒频控制策略的可行性。

刘欢[5](2019)在《异步发电机发电控制系统的研究》文中研究说明随着风能、潮汐能等再生能源的开发和利用,以及一些车载独立电源系统的发展,异步电机独立发电系统的研究成为国内外的研究热点。本论文提出了两种异步发电系统:笼型异步发电系统及无刷双馈发电系统,这两种系统电机均实现了无刷化,结构也更加简单,更适用于复杂多变的独立发电控制系统中。笼型异步发电系统更适合直流发电,仅需一个变换器就能实现直流电压输出;无刷双馈发电系统更适合交流发电,通过连接两个转差功率的变换器就能实现交流稳压输出。在独立的发电控制系统中如何高效的控制使其输出稳定的电压成为独立发电系统的研究重点。在笼型异步发电机发电控制系统,首先设计了发电系统的整体方案,包括预充电环节的构建、中间电容参数的选取,并采用转差频率控制和转子磁场定向的矢量控制两种方案对发电系统进行直流稳压控制,并针对电机动态响应慢的问题,提出了负载预估前馈控制策略用于矢量控制系统中,最后通过对比分析,验证了转子磁场定向的矢量控制策略抗负载扰动更强,稳态运行时的波动更小,成本上也要优于转差频率控制。针对笼型异步发电系统交流稳压输出时的体积及成本问题,提出了无刷双馈发电机发电控制系统。并针对控制绕组侧变换器的控制策略,设计了无刷双馈电机的电流源模型,利用标量控制策略对发电机变速、变负载运行进行了仿真研究,验证了标量控制下的独立发电系统具有出色的稳态性能,但是其抗负载扰动能力差。针对这一缺陷,提出了一种超螺旋的滑模控制算法用于发电控制系统中,并针对滑模控制的抖振问题,采用双曲正切函数来降低滑模抖振。仿真结果表明,与传统的标量控制策略相比,改进后的发电控制系统具有更出色的动态性能、抗扰性及鲁棒性。两种异步发电机在独立发电系统中各有优势,但较差的带载能力是其通病。本文针对各自的特点,分别提出的矢量控制策略和超螺旋滑模控制策略,经过仿真验证,都具有较强的抗干扰能力和带负载能力。

李理[6](2019)在《双馈风力发电系统中电流传感器的容错控制研究》文中研究说明为应对人口增长和社会发展带来的化石能源短缺问题,我国自21世纪以来一直致力于发展新能源。随着海上风力发电战略的推进和变速恒频风力发电技术的突破,风能产业保持平稳快速增长,逐渐扛起新能源产业大旗。其中,双馈风力发电机组凭借诸多优点在风电领域牢牢占据领军地位,其装机容量和覆盖范围都是世界之最。如此庞大的产业布局之下,怎样保障双馈风力发电机组的运行可靠性一直都是人们关注的问题。本文以有刷、无刷两种双馈发电机为研究对象,针对双馈风力发电系统中可能存在的电流传感器故障问题展开研究,并分别提出一种新的电流观测器算法。以所构建的电流观测器为核心,提出相应电流传感器的容错控制策略。(1)建立了有刷双馈感应发电机在三相静止ABC坐标系下的数学模型,并对几种常见的坐标变换公式进行了详细说明。在此基础之上,导出有刷双馈感应发电机在任意同步旋转dq坐标系下的电流状态空间方程。结合仿真实验对有刷双馈感应发电机的矢量控制基本原理做了直观清晰的叙述。(2)从有刷双馈感应发电机模型出发,对绕线式转子无刷双馈发电机在不同坐标系下的数学模型进行了严谨且详细的公式推导,导出无刷双馈发电机在转子速dq坐标系和双同步速MT坐标系下的的电流状态空间方程。给出了无刷双馈发电机的Simulink建模方法及其矢量控制系统仿真。(3)基于模型参考自适应系统,由上述发电机的电流状态空间方程能够得到所构建电流观测器的参考模型,将参考模型中的状态变量系数矩阵分解为一个恒定矩阵和含有转速变量的时变矩阵,以恒定矩阵作为可调模型的状态变量系数矩阵,而时变矩阵和参考模型中状态变量的乘积作为可调模型的时变输入,能够避免时变系统复杂的极点配置问题。基于李雅普诺夫稳定性理论构造估计电流的自适应律,得到的电流微分方程中存在非理想稳态下不可忽略的电流微分项,本文提出并证明了能够使用可调模型状态变量近似替换,实现对自适应律的优化。(4)由传感器得到的测量值与观测器得到的估计值之间的残差,能够诊断电流传感器故障。以所构建的电流观测器替代相应的传感器,能够实现矢量控制系统的无电流传感器运行。最后以有刷双馈风力发电系统为例展开了定子电流传感器的容错控制仿真实验,结果证明了所述理论的可靠性。

汪任潇[7](2019)在《无刷双馈风电系统无源控制策略研究》文中指出无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine,BDFM)取消了电刷和集电环,成为最有可能代替风力发电系统中双馈电机的新型电机;无源控制(Passivity-Based Control,PBC)具有独特的能量视角,是非线性控制中效果最突出的现代控制方法。本文将PBC引入无刷双馈风电系统(Brushless Doubly-Fed Wind Power System,BDFWPS),以端口受控耗散哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian with Dissipation,PCHD)系统建模和能量成型控制(Energy-Shaping Control,ESC)为核心,从理论推导和仿真分析两方面,对BDFWPS中的PBC进行了深入探究。首先,根据BDFM的基本结构和运行原理,进一步探究了直接耦合理论中转子谐波的影响,并通过仿真和样机实验例证了结论的正确性;其次,通过建立静止三相和旋转两相动态数学模型,以同步速dq旋转坐标系模型推导了BDFM的功率解耦控制;第三,以无源性和PBC概念为基础,引入了ESC,重点分析了结构矩阵和耗散矩阵的物理意义和设计原则;第四,通过将BDFWPS进行机侧和网侧子系统划分,并进一步使用机械、电气、变换器和滤波电抗子系统反馈互联推得BDFWPS机侧和网侧PCHD模型;第五,分析了BDFWPS机侧和网侧的控制目标,设计了其对应的BDFWPS机侧和网侧ESC策略,并对其有效性和可控耗散值进行了仿真研究,仿真结果与传统PI控制进行了对比分析,结果验证了机侧和网侧ESC的有效性,且通过可控耗散值的调整可实现电网电压轻度跌落时的低电压穿越,与传统PI控制相比具有更好的鲁棒性,简化了PI参数的整定过程。本文从BDFM基础理论和控制出发,逐步引入非线性PBC,既为BDFWPS的控制提供了新的角度和思路,也拓展了PBC的应用场合,为风电系统非线性鲁棒控制奠定了基础,对发展高性能风电控制具有重要意义。

姜永将[8](2019)在《永磁磁场调制式无刷双馈风力发电机的设计与分析》文中提出寻求新型可再生的清洁能源,降低对于传统化石能源的依赖,实现第三次能源转换,是当前人类社会的迫切需求。由于风能储量丰富,容易被捕获、利用及转化为电能,风力发电技术已经成为当前应用最广泛、最成熟的新能源发电技术之一。随着近两年国家对风电消纳的改善,限电弃风率的降低,风力发电将得到更快的发展。风力发电机作为将风能转化为电能的装置,其性能将直接制约着风力发电系统的效率、容量和发电质量。随着风力发电机单机容量的增加,对发电机的性能提出了更高的要求。本论文提出了一种新型的永磁磁场调制式无刷双馈发电机,它取消了传统双馈发电机的电刷和滑环,提高了系统可靠性,同时又继承了双馈感应发电机与永磁同步发电机的某些优点,如功率密度高、采用部分功率变化器等,在大型风力发电机组中具有巨大的应用潜力。论文的主要研究内容包括以下几个方面:本论文首先对不同结构的磁场调制现象进行了机理分析,介绍了磁场调制理论,并运用磁场调制理论对目前涌现的新型电机的工作原理进行了阐述,丰富和完善传统的电机学理论,为新型电机的设计及优化研究提供理论依据。提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的结构,实现了无刷双馈发电机的永磁化,分析了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的工作原理和电磁特性,发现了功率绕组与控制绕组的三相不对称现象,揭示了其根源为三相磁路的径向不对称,提出了解决方案,实现了功率绕组与控制绕组的三相对称。分析了调磁环尺寸对发电机性能的影响,提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的的设计优化方法,设计加工了一台样机,仿真分析了样机的电磁特性,测试了样机的电磁参数,与仿真结果相符。提出了两种发电机拓扑的改善方案,有效地提高了永磁体的利用率,进一步提高了永磁场调制式无刷双馈发电机的功率密度。建立了永磁磁场调制式无刷双馈风力发电系统的数学模型,提出了永磁磁场调制式无刷双馈发电机的控制策略,仿真验证了控制策略的正确性。最后搭建了样机的实验平台,进行了离网发电实验,实现了发电机的变速恒频运行。

刘念[9](2019)在《无刷双馈高效柴油发电系统运行控制》文中认为无刷双馈发电机(BDFG)因其具有结构简单、功率因数可调、变频器容量小等优点而备受关注。本文以无刷双馈发电机在柴油发电机组中的应用为背景,分别对无刷双馈发电机和永磁同步发电机(PMSG)的柴油发电系统运行特性进行了仿真研究,论证了无刷双馈柴油发电系统在宽转速范围内可以输出高质量的电能,并通过和同等条件下基于永磁同步电机的柴油发电系统油耗量进行对比,验证了无刷双馈高效柴油发电系统的节油性能。最后,建立了无刷双馈柴油发电系统实验平台,测得在不同转速下的耗油量和发电系统特性,对比验证了无刷双馈柴油发电系统的高效性和稳定性。论文首先论述了柴油发动机和无刷双馈发电机的研究背景、意义及国内外研究现状,并梳理了无刷双馈电机的本体和控制策略的发展趋势和应用前景。在无刷双馈电机的基本结构和工作原理的基础上,提出了无刷双馈电机和柴油发动机的数学模型和基于无刷双馈电机的柴油机组独立发电运行控制算法。其次,建立了无刷双馈高效柴油发电控制系统仿真模型。对无刷双馈发电机控制系统逆变单元采用电流矢量解耦控制策略,实现了电压、电流双闭环的矢量控制算法。在此基础上,对无刷双馈电机的控制系统进行了仿真,详细分析了无刷双馈电机的稳态特性、动态特性以及负载响应。测量了无刷双馈柴油发电系统在不同转速下的油耗,并和相同条件下基于永磁同步电机的柴油发电系统的油耗特性进行了对比,仿真结果验证了在负载变化的情况下,无刷双馈柴油发电系统可以有效提高柴油利用率,使柴油充分燃烧,实现高效输出。最后,对无刷双馈柴油发电系统进行了硬件设计,并搭建了无刷双馈高效柴油发电系统实验平台。通过对发电系统进行空载和带载分析,验证了发电系统的快速响应性和负载变化时电压稳定性。通过测定柴油发动机在不同转速下的油耗,验证了无刷双馈发电机的高效性和节油性,实验结果对仿真设计进行了有效的佐证。

杭成露[10](2019)在《无刷双馈风力发电系统并网稳定运行控制策略研究》文中指出无刷双馈电机无电刷滑环,坚固耐用,结构可靠,可以在部分容量变频器控制下实现变速恒频发电,因此在受更换电刷滑环困扰的风力发电领域具有很强的竞争优势。但目前对无刷双馈风力发电系统并网情况下的稳定运行控制还未形成完整的理论体系,其中综合考虑从风力机、传动轴到发电机整个风电系统最大功率追踪控制的理论研究还不多,对常规电网故障时无刷双馈风力发电系统的稳定控制研究也很少。在此基础上,本文对无刷双馈风力发电系统并网稳定运行的控制策略进行进一步的理论研究。首先,结合风力机的功率特性表达式,先后建立了风力机的功率转矩模型和传动轴系的一阶模型,阐释了风力机的最大功率追踪原理。基于无刷双馈电机的转速表达式和三相abc坐标系下的磁链电压方程,推导得到了任意旋转dq坐标系和转子速dq坐标系下的无刷双馈电机模型,并对无刷双馈电机用作电动机和发电机时系统的功率传输关系进行了分析。其次,给出了风力机控制系统中转速控制器和桨距角控制器的设计方法。基于功率绕组磁链定向,推导得到了一种电流闭环的无刷双馈电机功率解耦矢量控制算法,根据无刷双馈发电机两套定子绕组间的功率关系,计算得到最大风能利用系数下电机功率侧有功功率的给定值,从而实现无刷双馈风力发电系统的最大功率追踪。此外,文中还给出了一种软件锁相环方法,用以实现功率绕组的磁链定向。然后,基于功率绕组静止坐标系下的电压磁链方程,分析了电网电压跌落时无刷双馈电机控制绕组侧感应电动势的瞬态变化。为避免电压跌落时控制绕组侧电压电流的幅值超出限额,本文将机侧变频器等效成一个虚拟阻抗,基于功率绕组的磁链估计,重新计算了控制绕组电流的给定值,在上述矢量控制方法的基础上,最终提出了一种新的无刷双馈电机低电压穿越方法,用以实现电网电压跌落时无刷双馈风力发电系统的稳定运行控制。最后,对上述两种控制方法进行仿真和实验验证。建立风电系统的仿真模型,分别对不同风速下的转速功率跟踪以及系统的低电压穿越性能进行仿真分析,证明了上述两种控制方法的可行性。之后在已有的30kW无刷双馈电机硬件平台基础上,进行控制器的软件设计,完成控制系统的实验验证。

二、基于MATLAB的无刷双馈电机建模与仿真(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于MATLAB的无刷双馈电机建模与仿真(论文提纲范文)

(1)基于交互技术的无刷双馈电机运行特性仿真平台设计(论文提纲范文)

1 仿真平台的GUI界面设计
    1.1 设计目标
    1.2 主界面的设计
    1.3 运行界面的设计
3 结论

(2)船舶双馈轴带发电机独立运行控制研究(论文提纲范文)

创新点摘要
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 轴带发电系统
    1.3 双馈发电机及其国内外研究现状
        1.3.1 双馈发电机
        1.3.2 并网运行双馈发电机控制技术的研究现状
        1.3.3 独立运行双馈发电机控制技术的研究现状
    1.4 轴带发电机控制技术的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 双馈轴带发电机数学模型与实验平台
    2.1 DFIG数学模型
    2.2 双馈轴带交流发电系统
        2.2.1 不平衡负载下的DFIG数学模型
        2.2.2 非线性负载下的DFIG数学模型
    2.3 双馈轴带直流发电系统
    2.4 实验平台
        2.4.1 硬件设计
        2.4.2 软件设计
    2.5 本章小结
3 平衡负载下双馈轴带发电机的独立运行控制
    3.1 定子侧变换器控制
    3.2 转子侧变换器控制
        3.2.1 改进的强制定向方法
        3.2.2 转子电流控制器设计
    3.3 仿真验证
    3.4 实验验证
    3.5 本章小结
4 不平衡负载下的双馈轴带发电机独立运行控制
    4.1 模型分析
    4.2 针对不平衡负载的直接电压控制器设计
    4.3 仿真验证
    4.4 实验验证
    4.5 本章小结
5 非线性负载下的双馈轴带发电机独立运行控制
    5.1 模型分析
    5.2 针对非线性负载的直接电压控制器设计
        5.2.1 超螺旋滑模电压控制器设计
        5.2.2 基于增强型ESO的超螺旋滑模电压控制器设计
    5.3 仿真验证
    5.4 实验验证
    5.5 本章小结
6 双馈轴带发电机直流发电独立运行控制
    6.1 模型分析
    6.2 直流发电运行控制器设计
        6.2.1 直流电压控制器设计
        6.2.2 转子电流交流给定计算
        6.2.3 转子电流控制器设计
    6.3 仿真验证
    6.4 实验验证
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢

(3)控制绕组电流定向的无刷双馈系统独立发电与虚拟同步运行研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 变速恒频发电概述
        1.2.1 风力发电系统概述
        1.2.2 变速恒频发电机组概述
    1.3 无刷双馈发电系统控制策略概述
        1.3.1 无刷双馈发电系统独立运行控制策略
        1.3.2 无刷双馈电机并网及虚拟同步控制策略
        1.3.3 无刷双馈电机无速度传感器应用概述
    1.4 全文安排
2 无刷双馈电机数学建模与矢量控制策略分析
    2.1 无刷双馈电机工作原理与三相数学模型
        2.1.1 无刷双馈电机的工作原理
        2.1.2 无刷双馈电机三相数学模型
    2.2 统一DQ坐标系统下的无刷双馈电机数学模型
        2.2.1 任意速统一坐标系数学模型
        2.2.2 统一同步坐标系数学模型
    2.3 无刷双馈电机矢量控制策略分析与比较
        2.3.1 无刷双馈电机独立运行矢量控制策略
        2.3.2 无刷双馈电机并网运行矢量控制策略
        2.3.3 存在问题与解决思路
    2.4 本章小结
3 基于控制绕组电流定向的无刷双馈电机独立运行研究
    3.1 无刷双馈电机矢量模型
    3.2 无刷双馈电机单环控制结构分析
        3.2.1 控制绕组磁链定向
        3.2.2 控制绕组电压定向
        3.2.3 控制绕组电流定向
    3.3 无刷双馈电机双环控制结构分析
        3.3.1 控制绕组磁链定向
        3.3.2 控制绕组电压定向
        3.3.3 控制绕组电流定向
        3.3.4 双环控制小结
        3.3.5 控制器设计分析
    3.4 控制绕组电流定向的无刷双馈电机控制系统实验验证
        3.4.1 实验台架
        3.4.2 实验结果
    3.5 本章小结
4 基于控制绕组电流定向的坐标变换自校正技术研究
    4.1 坐标变换对功率绕组电压控制的影响分析
    4.2 坐标变换自校正环节设计
        4.2.1 坐标变换初始角Θ_(10)概述
        4.2.2 控制绕组电流q轴分量i_(2q)估计
        4.2.3 自校正调节方向分析
    4.3 自校正环节的稳定性分析
        4.3.1 自校正环节小信号分析
    4.4 带自校正环节的无刷双馈电机独立运行验证
        4.4.1 仿真验证
        4.4.2 实验验证
    4.5 本章小结
5 基于控制绕组电流定向的虚拟同步控制
    5.1 同步电机模型概述
    5.2 无刷双馈电机的等价模型及虚拟同步控制策略
        5.2.1 无刷双馈电机等效模型与类比
        5.2.2 无刷双馈电机虚拟同步控制的实现
        5.2.3 无刷双馈电机虚拟同步控制实验验证
    5.3 虚拟同步控制下电网对称故障电流补偿策略
        5.3.1 电网对称故障概述
        5.3.2 基于虚拟同步控制的无刷双馈电机暂态特性
        5.3.3 无刷双馈电机控制绕组电流补偿控制策略
        5.3.4 仿真验证
    5.4 本章小结
6 全文总结
    6.1 本文的创新点
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
附录A 实验平台结构图
附录B 攻读博士学位期间发表论文目录
附录C 攻读博士学位期间立项与参与的课题

(4)基于永磁化双馈电机的风力发电系统并网控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 风力发电系统研究现状
        1.2.1 变速恒频风力发电系统
        1.2.2 最大风能跟踪技术
        1.2.3 同步并网控制技术
    1.3 论文主要内容和结构
第二章 永磁化双馈风力发电系统工作原理及数学模型
    2.1 PM-DFIG及其风力发电系统
        2.1.1 系统结构
        2.1.2 系统工作原理
    2.2 PM-DFIG数学模型
        2.2.1 PM-DFIG电磁特性
        2.2.2 三相静止坐标系下数学模型
        2.2.3 两相旋转坐标系下数学模型
    2.3 风模型和风力机模型
        2.3.1 风模型
        2.3.2 风力机模型
    2.4 背靠背PWM变换器数学模型
    2.5 本章小结
第三章 永磁化双馈电机控制策略
    3.1 基本控制技术
        3.1.1 矢量控制技术
        3.1.2 电压空间矢量脉宽调制技术
    3.2 永磁化双馈电机并网控制
        3.2.1 控制策略总述
        3.2.2 网侧变换器控制策略
        3.2.3 机侧变换器控制策略
    3.3 永磁化双馈电机同步并网控制
        3.3.1 同步并网原理
        3.3.2 PM-DFIG状态切换流程
    3.4 仿真建模与分析
        3.4.1 仿真建模
        3.4.2 同步并网控制策略仿真分析
        3.4.3 并网控制策略仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 永磁外转子位置估测与精度优化
    4.1 霍尔元件配置方案
    4.2 位置估测和精度优化
        4.2.1 零阶位置估测
        4.2.2 一阶位置估测
        4.2.3 区间位置矫正
    4.3 位置估测算法仿真分析
        4.3.1 转速和位置估测结果
        4.3.2 转速和位置估测结果应用
    4.4 霍尔传感器的位置估测实验验证
    4.5 本章小结
第五章 控制系统软硬件设计和实验
    5.1 永磁化双馈风力发电机控制系统整体方案
    5.2 硬件电路设计
        5.2.1 功率器件选择
        5.2.2 驱动隔离电路
        5.2.3 电压电流采样电路
        5.2.4 内转子转速和位置信号处理电路
    5.3 软件算法设计
    5.4 实验分析
        5.4.1 实验平台搭建及测试
        5.4.2 同步并网策略实验验证
        5.4.3 变速恒频控制策略实验验证
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 论文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介

(5)异步发电机发电控制系统的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 异步发电系统的背景与意义
    1.2 异步发电机独立发电控制系统的研究现状
        1.2.1 电容自励笼型异步发电机控制系统
        1.2.2 基于背靠背功率变换器的笼型异步发电机系统
        1.2.3 无刷双馈发电机发电系统的研究现状
        1.2.4 无刷双馈发电机发电控制策略研究现状
    1.3 本文的研究思路与论文的结构安排
第二章 笼型异步发电系统控制策略及仿真研究
    2.1 笼型异步发电系统设计方案
        2.1.1 异步发电机建模
        2.1.2 中间直流环节参数设定
        2.1.3 预充电系统构建与控制
    2.2 异步发电机转差闭环控制策略
    2.3 基于转子磁场定向的异步发电机矢量控制策略
        2.3.1 转子磁通观测器模型
        2.3.2 电流滞环控制模型
        2.3.3 负载预估前馈控制
    2.4 仿真分析
    2.5 本章小结
第三章 无刷双馈电机工作原理及数学模型
    3.1 BDFM的结构特点
        3.1.1 定子结构
        3.1.2 转子结构
    3.2 BDFM的工作原理
    3.3 BDFM运行方式
        3.3.1 异步运行
        3.3.2 同步运行
        3.3.3 双馈运行
    3.4 BDFM静止坐标系下的数学模型
    3.5 BDFM旋转dq坐标系下的动态数学模型
    3.6 BDFM等效电路
    3.7 本章小结
第四章 BDFM独立发电系统控制策略及仿真研究
    4.1 BDFM独立发电系统的总体控制策略
    4.2 BDFM电流源模型的构建
    4.3 BDFM发电系统标量控制策略
    4.4 仿真分析
        4.4.1 转速扰动仿真
        4.4.2 负载扰动仿真
    4.5 本章小结
第五章 基于滑模变结构的BDFM发电控制策略
    5.1 滑模变结构控制理论
        5.1.1 滑模变结构控制原理
        5.1.2 滑模控制器的设计
        5.1.3 滑模变结构控制的抖振
    5.2 无刷双馈发电机滑模标量控制系统
    5.3 滑模控制器的设计
        5.3.1 超螺旋滑模算法
        5.3.2 STSM控制器设计
    5.4 仿真分析
        5.4.1 转速扰动仿真
        5.4.2 负载扰动仿真
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录A MATLAB程序
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(6)双馈风力发电系统中电流传感器的容错控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 风力发电中的关键技术
        1.2.1 对风轮机的控制
        1.2.2 对发电机的控制
    1.3 电流传感器故障诊断及容错控制研究现状
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 DFIG系统研究与建模
    2.1 DFIG变速恒频风力发电系统
        2.1.1 DFIG及其风力发电系统的结构
        2.1.2 DFIG变速恒频发电的原理
    2.2 DFIG在不同坐标系下的数学模型
        2.2.1 三相静止ABC轴系下的DFIG数学模型
        2.2.2 基本坐标变换
        2.2.3 任意同步旋转dq坐标系下的DFIG数学模型
    2.3 DFIG的矢量控制与系统仿真
        2.3.1 基于电网电压定向的DFIG矢量控制系统
        2.3.2 DFIG系统仿真
    2.4 本章小结
第3章 BDFG系统研究与建模
    3.1 BDFG变速恒频风力发电系统
        3.1.1 BDFG及其风力发电系统的结构
        3.1.2 BDFG变速恒频发电的原理
    3.2 绕线式转子BDFG的数学模型
        3.2.1 三相坐标系下的数学模型
        3.2.2 BDFG中的坐标变换
        3.2.3 转子速dq坐标系下的BDFG数学模型
        3.2.4 双同步速MT坐标系下的BDFG数学模型
    3.3 绕线式转子BDFG的矢量控制与系统仿真
        3.3.1 基于功率侧定子磁链定向的BDFG矢量控制系统
        3.3.2 BDFG模型搭建及系统仿真验证
    3.4 本章小结
第4章 电流传感器的容错控制
    4.1 DFIG定子绕组电流观测器
        4.1.1 定子电流观测器的可调模型
        4.1.2 定子电流自适应律
    4.2 BDFG功率绕组电流观测器
        4.2.1 功率绕组电流观测器的可调模型
        4.2.2 功率绕组电流自适应律
    4.3 故障诊断及容错控制策略
    4.4 仿真实验
        4.4.1 定子电流观测器的性能测试
        4.4.2 定子电流传感器的容错控制
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表学术论文与研究成果

(7)无刷双馈风电系统无源控制策略研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 无刷双馈电机控制策略研究现状
    1.3 无源控制的发展与应用现状
    1.4 本文的主要研究内容
2 无刷双馈电机功率解耦控制
    2.1 引言
    2.2 无刷双馈电机基本结构与运行原理
    2.3 无刷双馈电机直接耦合理论与验证
        2.3.1 无刷双馈电机直接耦合理论
        2.3.2 无刷双馈电机广义直接耦合实验例证
    2.4 无刷双馈电机动态数学模型
        2.4.1 无刷双馈电机静止三相坐标系模型
        2.4.2 无刷双馈电机任意速dq两相旋转坐标系数学模型
        2.4.3 无刷双馈电机同步速旋转dq轴模型
    2.5 无刷双馈电机功率解耦控制
        2.5.1 无刷双馈电机功率解耦控制
        2.5.2 功率解耦控制性能分析
    2.6 PI控制器的特点及其局限性
    2.7 小结
3 无源控制理论研究与无刷双馈风电系统无源建模
    3.1 引言
    3.2 无源性理论与无源控制设计
        3.2.1 并联和反馈系统的无源性
        3.2.2 无源控制的设计
        3.2.3 欧拉-拉格朗日系统和哈密顿系统
        3.2.4 哈密顿系统反馈互联维数拓展
    3.3 无刷双馈风电系统子系统划分
    3.4 无刷双馈风电系统机侧子系统哈密顿建模
        3.4.1 机械子系统哈密顿建模
        3.4.2 电气子系统哈密顿建模
        3.4.3 机侧子系统反馈互联
    3.5 无刷双馈风电系统网侧子系统哈密顿建模
        3.5.1 变换器子系统哈密顿建模
        3.5.2 滤波电抗子系统哈密顿建模
        3.5.3 网侧子系统反馈互联
    3.6 端口受控耗散哈密顿系统建模规律总结
    3.7 小结
4 无刷双馈风电系统无源控制
    4.1 引言
    4.2 基于反馈互联结构的能量成型控制
        4.2.1 哈密顿系统反馈互联控制
        4.2.2 哈密顿系统能量成型控制
        4.2.3 结构矩阵和耗散矩阵的作用
    4.3 无刷双馈风电系统机侧能量成型控制
        4.3.1 机侧控制目标
        4.3.2 机侧期望平衡点配置
        4.3.3 机侧励磁能量成型控制
    4.4 无刷双馈风电系统网侧能量成型控制
        4.4.1 网侧控制目标
        4.4.2 网侧期望平衡点配置
        4.4.3 网侧稳压能量成型控制
    4.5 能量成型控制仿真与分析
        4.5.1 最大风能跟踪仿真与分析
        4.5.2 网侧稳压无源控制仿真与分析
        4.5.3 阻尼注入的影响与调节
        4.5.4 无源控制与经典PI控制对比分析
    4.6 小结
5 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B 学位论文数据集
致谢

(8)永磁磁场调制式无刷双馈风力发电机的设计与分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号和缩写词
第1章 绪论
    §1.1.选题背景与意义
    §1.2.国内外研究现状
        §1.2.1.风力发电机及其系统
        §1.2.2.无刷双馈发电机
    §1.3.本课题研究内容与论文结构
        §1.3.1.课题研究主要内容
        §1.3.2.论文结构
第2章 磁场调制理论及其应用
    §2.1.引言
    §2.2.传统电机理论
    §2.3.磁场调制理论
        §2.3.1.变磁阻结构调磁机理
        §2.3.2.嵌套线圈调磁机理
    §2.4.磁场调制理论在新型电机上的应用
        §2.4.1.游标电机
        §2.4.2.无刷双馈电机
        §2.4.3.磁齿轮复合电机
        §2.4.4.永磁游标电机
        §2.4.5.双凸极永磁电机和磁通切换电机
        §2.4.6.磁通反向电机
    §2.5.本章小结
第3章 永磁磁场调制式无刷双馈发电机结构及工作原理
    §3.1.引言
    §3.2.永磁磁场调制式无刷双馈发电机的结构
        §3.2.1.同轴磁齿轮
        §3.2.2.调磁环的磁场调制作用
        §3.2.3.永磁磁场调制式无刷双馈发电机
    §3.3.永磁磁场调制式无刷双馈发电机的工作原理
        §3.3.1.基于永磁磁场调制式无刷双馈电机的风力发电系统
        §3.3.2.变速恒频发电原理
        §3.3.3.功率流向与转矩传递
    §3.4.本章小结
第4章 永磁磁场调制式无刷双馈发电机设计与电磁特性分析
    §4.1.引言
    §4.2.永磁磁场调制式无刷双馈发电机的设计
        §4.2.1.极对数选择
        §4.2.2.功率尺寸方程
        §4.2.3.调磁环的设计
        §4.2.4.齿宽与轭厚设计
        §4.2.5.永磁体尺寸设计
        §4.2.6.绕组匝数设计
    §4.3.电磁特性分析
        §4.3.1.永磁磁场调制式无刷双馈电机的有限元模型
        §4.3.2.磁场分布
        §4.3.3.空载电动势
        §4.3.4.电感特性
        §4.3.5.转矩特性
    §4.4.本章小结
第5章 永磁磁场调制式无刷双馈发电机优化
    §5.1.引言
    §5.2.三相不对称问题
        §5.2.1.三相不对称问题原因
        §5.2.2.分段法解决方案
        §5.2.3.斜极法解决方案
        §5.2.4.分段法与斜极法性能比较
        §5.2.5.电感特性对比
    §5.3.裂比优化
    §5.4.样机设计方案和加工
    §5.5.样机的电磁特性
    §5.6.样机的参数测试
    §5.7.发电机拓扑优化
        §5.7.1.表贴式永磁内转子结构
        §5.7.2.内嵌式永磁内转子结构
        §5.7.3.双定子双转子结构
    §5.8.发电机性能对比分析
        §5.8.1.内嵌式永磁磁场调制式无刷双馈发电机
        §5.8.2.双定子双转子无刷双馈发电机
    §5.9.本章小结
第6章 永磁磁场调制无刷双馈发电机的控制策略
    §6.1.引言
    §6.2.风力发电并网系统数学模型
        §6.2.1.风力机的数学模型
        §6.2.2.发电机的数学模型
        §6.2.3.变换器模型
    §6.3.风力发电系统并网控制策略
        §6.3.1.并网发电系统机侧变换器的控制策略
        §6.3.2.最大功率点跟踪控制策略
        §6.3.3.并网发电系统网侧变换器的控制策略
    §6.4.控制系统仿真分析
        §6.4.1.MATLAB/Simulink建模
        §6.4.2.仿真结果分析
    §6.5.本章小结
第7章 永磁磁场调制无刷双馈发电机的风力发电系统实验研究
    §7.1.实验平台的搭建
    §7.2.控制系统软件设计
    §7.3.风力发电系统离网发电实验
    §7.4.本章小结
第8章 总结与展望
    §8.1.全文总结
    §8.2.课题展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的学术成果
致谢

(9)无刷双馈高效柴油发电系统运行控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 无刷双馈电机发展趋势
    1.4 柴油发电系统存在的问题
    1.5 论文主要内容及结构安排
2 系统工作原理与数学模型
    2.1 无刷双馈电机工作原理
    2.2 无刷双馈电机数学模型
    2.3 柴油发动机简介
    2.4 无刷双馈发电机独立运行控制算法
    2.5 本章小结
3 发电系统仿真与结果分析
    3.1 无刷双馈发电系统仿真设计
    3.2 系统参数设置
    3.3 仿真结果
    3.4 仿真结果分析
    3.5 本章小结
4 无刷双馈高效柴油发电系统实验平台
    4.1 控制系统组成单元
    4.2 速度检测
    4.3 无刷双馈电机保护
    4.4 控制系统硬件设计
    4.5 系统平台搭建
    4.6 实验结果分析
    4.7 本章小结
5 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 结论
    5.3 不足与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文

(10)无刷双馈风力发电系统并网稳定运行控制策略研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 无刷双馈电机的国内外发展现状
    1.3 本文研究内容
2 无刷双馈风力发电系统的数学模型
    2.1 风速及风力机的数学模型
    2.2 无刷双馈电机的基本结构和工作原理
    2.3 无刷双馈电机的功率传输关系
    2.4 无刷双馈电机的数学模型
    2.5 本章小结
3 无刷双馈风力发电系统的并网矢量控制策略
    3.1 风力机的转速和功率控制
    3.2 基于功率绕组磁链定向的无刷双馈电机并网发电控制
    3.3 无刷双馈电机的低电压穿越控制策略
    3.4 本章小结
4 无刷双馈风力发电控制系统的仿真分析
    4.1 风力机性能仿真
    4.2 锁相环仿真
    4.3 无刷双馈风力发电系统的并网稳态运行仿真
    4.4 电网电压跌落时无刷双馈风力发电系统的稳定控制仿真
    4.5 本章小结
5 无刷双馈风力发电系统的实验验证
    5.1 无刷双馈风力发电系统控制系统设计
    5.2 无刷双馈风力发电系统实验与运行
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文主要研究成果
    6.2 进一步研究方向
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的文章

四、基于MATLAB的无刷双馈电机建模与仿真(论文参考文献)

  • [1]基于交互技术的无刷双馈电机运行特性仿真平台设计[J]. 郭一飞,张岳. 辽宁科技学院学报, 2020(05)
  • [2]船舶双馈轴带发电机独立运行控制研究[D]. 郭磊. 大连海事大学, 2020(05)
  • [3]控制绕组电流定向的无刷双馈系统独立发电与虚拟同步运行研究[D]. 鲁敏. 华中科技大学, 2020
  • [4]基于永磁化双馈电机的风力发电系统并网控制研究[D]. 苏丹. 东南大学, 2020(01)
  • [5]异步发电机发电控制系统的研究[D]. 刘欢. 大连交通大学, 2019(08)
  • [6]双馈风力发电系统中电流传感器的容错控制研究[D]. 李理. 湘潭大学, 2019(04)
  • [7]无刷双馈风电系统无源控制策略研究[D]. 汪任潇. 重庆大学, 2019(01)
  • [8]永磁磁场调制式无刷双馈风力发电机的设计与分析[D]. 姜永将. 东南大学, 2019(05)
  • [9]无刷双馈高效柴油发电系统运行控制[D]. 刘念. 华中科技大学, 2019(01)
  • [10]无刷双馈风力发电系统并网稳定运行控制策略研究[D]. 杭成露. 华中科技大学, 2019(01)

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基于MATLAB的无刷DFIG建模与仿真
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