定子双绕组异步电机发电系统设计及控制方法

摘要

一种定子双绕组异步电机发电系统设计及控制方法，属异步发电机系统。其设计方法是，在转速和负载变化范围内，采用遗传算法进行优化迭代，选择异步电机(1)输出端的交流电容(C2)值和电机参数，使感性励磁电流和容性励磁电流的最大绝对值相等，求得转速和负载变化范围内的电机参数和系统参数，实现励磁变换器(2)容量最小；其控制方法是，根据瞬时转速和负载大小，计算控制器(4)应提供的无功电流大小，由励磁变换器(2)向该电机提供容性无功电流或感性无功电流，实现输出电压的恒定。该发电系统的励磁变换器容量仅为总输出容量的1/3左右，减小了体积，降低了成本，能输出恒定的可与直流电网并网的直流电，即适合独立电源系统应用，又适合海上风力发电应用。

主权项

1.一种定子双绕组异步电机发电系统设计及控制方法，其特征在于，该设计方法是，在转速和负载变化范围内，把电机参数和系统参数一道用具有全面搜索功能的遗传算法进行优化迭代，选择异步电机输出端的交流电容(C2)值和电机参数，使感性励磁电流(Ix)的最大绝对值与容性励磁电流(Ix)的最大绝对值相等，来求得转速和负载变化范围内的电机参数和系统参数，实现励磁变换器容量最小，其具体方法步骤是：给定转速和负载变化范围；根据外加电流源和交流电容的双绕组异步发电机等效电路，列出系统的仿真程序，此仿真程序包含系统参数交流电容(C2)和电机参数；根据优化的准则：在整个变化范围内，使感性励磁电流最大绝对值|Ix|max＝容性励磁电流最大绝对值|Ix|max，用遗传算法优化迭代，得到适合变化范围内的交流电容(C2)和电机参数。其特征还在于，该定子双绕组异步电机发电系统的控制方法是根据该电机发电系统瞬时转速和负载大小，计算控制器应该提供的无功电流大小，由励磁变换器向该电机提供容性无功电流或感性无功电流，实现输出电压的恒定，其具体方法步骤是：将励磁变换器直流侧电容上的给定电压与该电容上的实际电压进行比较后，送入PI调节器，输出有功电流指令信号；将输出直流电压的给定信号与输出直流电压的实际信号进行比较后送入另一个PI调节器，输出无功直流指令信号；对上述输出的有功电流指令信号和输出的无功直流指令信号，进行2/3变换，得到励磁绕组三相给定电流；利用励磁变换器和电流闭环的形式，实现实际的励磁绕组三相电流跟踪励磁绕组三相给定电流，最终实现对系统的控制。