基于定子雙繞組異步電機(jī)的交直流混合發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著飛機(jī)供電容量的不斷增加和對(duì)供電品質(zhì)要求的不斷提高，變頻交流發(fā)電系統(tǒng)（VFAC）和高壓直流發(fā)電系統(tǒng)（HVDC）成為了航空電源在新形勢(shì)下的解決方案，也正在成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文提出了一種交直流混合發(fā)電系統(tǒng)，即一臺(tái)發(fā)電機(jī)能夠同時(shí)發(fā)出恒壓變頻交流電和高壓直流電。這能夠滿足飛機(jī)電源對(duì)兩種供電系統(tǒng)的需求。
　　提出的交直流混合發(fā)電系統(tǒng)基于定子雙繞組異步發(fā)電機(jī)(DualStator-WindingInductionGenerator,D

2、WIG)。DWIG的定子上有兩套繞組，一套為功率繞組，它向?qū)︻l率不敏感的或者整流性負(fù)載提供恒壓變頻的交流電能；另外一套為控制繞組，通過濾波電感連接在勵(lì)磁變換器（SEC）上，它為DWIG提供可調(diào)節(jié)的勵(lì)磁無功，同時(shí)，向直流母線整流輸出穩(wěn)定的直流電能。這兩套繞組有相同的極對(duì)數(shù)，共享同一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
　　系統(tǒng)采取標(biāo)量型瞬時(shí)轉(zhuǎn)差頻率控制策略，該控制策略基于瞬時(shí)功率平衡原理，通過瞬時(shí)轉(zhuǎn)差頻率快速地調(diào)節(jié)DWIG的電磁轉(zhuǎn)矩，具有動(dòng)靜態(tài)性能優(yōu)秀的特

3、點(diǎn)，同時(shí)它不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換、磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)，簡(jiǎn)單可靠、魯棒性強(qiáng)。
　　本文還進(jìn)一步研究了這種新型發(fā)電系統(tǒng)的性能改進(jìn)和功能拓展，提出了該交直流混合發(fā)電系統(tǒng)的APF運(yùn)行模式；初步研究了其ITC控制原理；分析了系統(tǒng)在不平衡負(fù)載狀態(tài)下的運(yùn)行特性；實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的無轉(zhuǎn)速傳感器方案。
　　為了與系統(tǒng)的控制策略相得益彰，使系統(tǒng)更好地運(yùn)行，本文研究了系統(tǒng)控制側(cè)濾波電感和功率側(cè)勵(lì)磁電容的設(shè)計(jì)以及它們對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并給出了保證系統(tǒng)在寬轉(zhuǎn)速

4、，變負(fù)載工況下保持穩(wěn)定運(yùn)行的約束條件。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于DSP的系統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　實(shí)驗(yàn)采用一臺(tái)18kW的雙繞組發(fā)電機(jī)，驗(yàn)證了該發(fā)電方案的可行性。系統(tǒng)直流輸出電壓400V，交流輸出線電壓380V，頻率變化范圍：100Hz～300Hz，恒功率輸出轉(zhuǎn)速范圍：3000rpm～9000rpm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該交直流混合發(fā)電系統(tǒng)能夠在1：3的寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定恒功率運(yùn)行，且具有優(yōu)秀的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)。例如，交流輸出電壓在突加突卸100％額定