5、无刷双馈感应发电机的数学建模、运行特性及基本控制方法

无刷双馈感应发电机的数学建模、运行特性及基本控制方法

1 引言

为有效降低电力发电系统的成本，双馈发电机及其相关的分数功率额定变流器（约为电机额定功率的30%）被广泛研究。然而，电刷的存在是这种发电机类型的主要缺点，因为其维护成本较高。多年来，双馈电机的结构发展可分为有刷和无刷两类。

无刷双馈感应发电机（BDFIG）的可靠结构使其在工业驱动应用中备受关注。其主要结构包括定子侧的两个绕组，一个作为主侧，即功率绕组（PW）；另一个作为二次侧，用于电机控制，即控制绕组（CW）。转子的作用是通过磁耦合连接这两个固定绕组，其结构经过多年发展，包括笼型、磁阻型和绕线型。研究表明，绕线转子的BDFIG由于大大降低了转子侧的谐波影响，比笼型和磁阻型更具优势。

在船舶应用中，满足各种负载的电力需求是必要的，这使得船舶发电机成为发电系统的重要组成部分，也影响着整体燃油效率。目前，该领域的研究趋势是优化船舶运行的燃油消耗。船舶发电系统中常用的发电机类型有同步发电机、双馈发电机和BDFIG。同步发电机所需变流器的功率额定值与发电机相同，会增加总体成本；双馈发电机虽有分数功率额定变流器的优势，但电刷的存在增加了维护成本，影响了船舶能源系统的整体效率。而BDFIG凭借其有效优点和可靠结构，在船舶发电系统中表现优于双馈发电机，绕线转子的BDFIG在船舶应用中更高效、更受青睐。

2 BDFIG的动态模型

2.1 abc轴模型

BDFIG在abc轴坐标系下的建模如下：
PW、CW和转子的电压可表示为：

u1abc = diag[R1](i1abc)