1、隨著新能源發(fā)電和獨立電源技術(shù)的發(fā)展，由電力電子變換器控制的異步電機(jī)發(fā)電技術(shù)正在成為國內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點。
　　 本論文研究了兩種異步電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，一種是普通籠型異步發(fā)電機(jī)，通過電力電子變換器輸出直流電壓，變換器對系統(tǒng)勵磁無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的同時也控制著系統(tǒng)的有功功率。另一種是新型的雙定子繞組異步發(fā)電機(jī) (DWIG)，定子上裝有兩套極對數(shù)相同的繞組，分別稱為功率繞組和控制繞組——功率繞組輸出的三相變頻交流電，通過二極管整流后輸出直

2、流電壓；控制繞組接電力電子變換器，主要調(diào)節(jié)發(fā)電系統(tǒng)的無功功率。
　　 第一種籠型異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，采用了新穎的瞬時轉(zhuǎn)矩控制(ITC)技術(shù)，具有出色的動靜態(tài)性能，且該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)起動/發(fā)電的雙功能。第二種DWIG系統(tǒng)只具有發(fā)電功能，它具有如下的特點：(1)功率繞組通過整流橋向負(fù)載提供直流電，而控制繞組只提供勵磁功率，變換器容量大大小于系統(tǒng)的額定輸出功率；(2)DWIG能夠在寬變速運行過程中輸出穩(wěn)定的直流電壓；(3)通過定子兩套繞組匝

3、比的靈活配置，使兩套繞組具有不同的電壓等級。
　　 變速運行的DWIG發(fā)電系統(tǒng)是本文研究的重點。作為理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)，文章深入分析了各繞組的自感系數(shù)、繞組間的互感系數(shù)以及繞組互漏感等參數(shù)，建立了DWIG發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
　　 通過在DWIG的功率繞組側(cè)安裝勵磁電容器，可以有效的減小控制繞組側(cè)變換器的容量；但寬變速運行的DWIG發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其勵磁電容的選擇應(yīng)該綜合考慮，否則在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行時非但不會減少變換器

4、容量反而會使其過大。針對功率繞組帶整流橋負(fù)載的這類運行狀況，本文采用“仿真以理論為參考、實驗以仿真為依據(jù)”的綜合設(shè)計方法，借助計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)值計算能力，對勵磁電容進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 變速運行的DWIG發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究在國內(nèi)外尚屬空白。本文從電流型控制和電壓型控制兩個方面對變速運行的DWIG發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，構(gòu)建了較為完備的DWIG發(fā)電系統(tǒng)的控制策略研究體系。
　　 對于DWIG的電流型控制，本

5、文提出了基于定子磁場定向的滯環(huán)電流控制策略，其特征是經(jīng)過電流環(huán)對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過電路參數(shù)和控制器參數(shù)的合理設(shè)計，在作者開發(fā)的一臺18kW/270V DWIG的物理實驗平臺上實現(xiàn)了發(fā)電系統(tǒng)的寬轉(zhuǎn)速(4000rpm~8000rpm)全負(fù)載運行。針對數(shù)字滯環(huán)控制策略中開關(guān)頻率不固定、濾波電感感值大的不足，將SVM引入替代數(shù)字滯環(huán)控制器，仿真和實驗結(jié)果證明，SVM控制下的DWIG發(fā)電系統(tǒng)不僅降低了濾波電感值，而且提高了發(fā)電系統(tǒng)的動靜態(tài)性能

6、品質(zhì)。
　　 對于DWIG的電壓型控制，本文提出了DWIG發(fā)電系統(tǒng)的直接功率控制(DPC)技術(shù)，其特征是根據(jù)輸出電壓的狀況和控制繞組磁鏈?zhǔn)噶康南辔恍畔?，選擇最優(yōu)的基本電壓空間矢量作用到控制繞組上去，以對瞬時功率進(jìn)行直接控制，從而實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)壓。DPC實現(xiàn)了SEC三相橋臂間的關(guān)聯(lián)控制，避免了各相獨立控制中的無效開關(guān)過程及電流的失控現(xiàn)象，從而提高了電壓輸出的動態(tài)性能。它無需復(fù)雜的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換、沒有電流環(huán)和PWM調(diào)制模塊，結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)

7、方便、物理概念清晰，以簡潔的硬件結(jié)構(gòu)和簡短的軟件開銷獲得了良好的實驗效果。
　　 對獨立電源系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電兩個應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了相應(yīng)的針對性研究。針對現(xiàn)役飛機(jī)、坦克戰(zhàn)車等低壓大電流獨立電源系統(tǒng)，本文充分利用了DWIG發(fā)電系統(tǒng)兩套定子繞組的結(jié)構(gòu)特點，通過提高控制繞組電壓等級，在控制繞組側(cè)形成了高電壓小電流的新型無刷交流勵磁控制系統(tǒng)，有效的降低了系統(tǒng)的成本和體積，使DWIG的結(jié)構(gòu)特點更為凸顯。用經(jīng)過前文實驗驗證的電流滯環(huán)控制策略，對該低

8、壓中功率DWIG發(fā)電系統(tǒng)的運行能力進(jìn)行了研究，證明了該DWIG發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的控制側(cè)小電流調(diào)節(jié)功率側(cè)大電流輸出的正確性和有效性。
　　 針對風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用，本文構(gòu)建了基于DWIG的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了不同風(fēng)速下的DWIG風(fēng)電系統(tǒng)的運行控制，對適用于DWIG風(fēng)電系統(tǒng)的最大風(fēng)能追蹤控制技術(shù)進(jìn)行了理論分析和仿真驗證。為通過實驗驗證其可行性，針對風(fēng)電的轉(zhuǎn)速和電壓要求，重新設(shè)計并制造了一臺20kW DWIG原理樣機(jī)，采用了前文提出的電流滯環(huán)控