无刷双馈电机及其控制研究

无刷双馈电机是在级联电机的基础上,结合电机设计技术和控制策略实现的一种新型电机。该电机具有简单牢固的无刷电机结构、可调节的功率因数、可回馈使用的转子转差功率、小容量的调速控制装置以及多种运行模式等特点,在变频调速和变速恒频发电领域具有重大实际应用价值,因此对其进行深入的研究具有十分重要的意义。 本文以一种转子绕组采用变极法设计的新型无刷双馈电机作为研究对象,结合国内外的有关文献,首先介绍了无刷双馈电机产生的背景条件、发展的历史和现状、研究意义和应用前景,接着介绍了无刷双馈电机的基本原理、定转子结构、运行方式等情况。 本文就无刷双馈电机目前比较常用的定转子线圈变量表示的通用模型、转子坐标下的双轴模型以及混合坐标模型进行比较分析,尤其是对转子坐标下的双轴模型进行了深入研究,并利用MATLAB/Simulink软件建立了电机开环运行的仿真模型,并对电机进行了开环实验,验证了电机开环运行时的特征。 在此基础上,根据无刷双馈电机的特点,由d-q双轴数学模型,通过坐标变换,将功率绕组和控制绕组在各自的同步坐标系下分别进行磁场定向,推导出无刷双馈电机矢量解耦数学模型。本文对基于同步角的矢量解耦控制系统进行了仿真,实现了对电机转矩和磁通的完全解耦控制,获得了良好的控制性能,与开环控制相比,证实了无刷双馈电机矢量解耦控制的可行性和优越性。