摘要
因没有电刷和滑环装置，无刷双馈感应发电机可以运行得更加稳定和可靠，有望成为未来几年独立发电模式的主流电机之一。功率绕组电压频率和幅值的稳定性是独立发电模式下的主要控制目标。同时，独立发电系统对异常工况非常敏感，特别是不平衡和非线性负载会导致功率绕组电压和电流产生严重不平衡和畸变。功率绕组电压中负序分量通常代表不平衡负载的影响，而3、5和7次谐波分量则代表非线性负载的影响。 本文分别提出了负序电压补偿器、低次谐波电压补偿器和双谐振控制器以减小不平衡负载及非线性负载带来的影响。本文所提出的控制策略，在实验室30kVA无刷双馈感应发电机平台上得到了充分验证。本文主要贡献概括如下： （1）对于不平衡负载运行，提出了一种负序电压补偿器，有效减小了不平衡电压对无刷双馈独立发电系统的影响。所提出的方法由两部分组成：第一部分采用直接电压控制策略控制功率绕组正序电压的频率和幅值；第二部分是负序电压补偿器，它位于机侧变流器中，使功率绕组输出电压的负序分量最小化。双二阶广义积分器用于提取功率绕组电压负序分量，比例积分控制器用于获得补偿功率绕组电压负序分量的控制绕组电流参考值。另外，本文采用比例积分谐振控制器，对正序参考系中的控制绕组电流进行了有效调节。 （2）对于三相非线性负载运行，为减小低次谐波电压对无刷双馈独立发电系统的影响，提出了一种低次谐波电压补偿器。所提出的方法由两部分组成：第一部分采用直接电压控制策略，控制正序功率绕组电压频率和幅值；第二部分是低次谐波电压补偿器，使功率绕组电压中的5次和7次谐波分量最小化。本文利用多个二阶广义积分器，提取出功率绕组电压的5次和7次谐波分量，然后利用比例积分控制器获得补偿功率绕组电压的5次和7次谐波分量的控制绕组电流参考值。最后，本文提出并设计了比例积分谐振控制器，对正序参考系中的控制绕组电流进行了有效调节。 （3）针对不平衡且非线性负载或单相非线性负载，本文提出了一种双谐振控制器及设计方法，可有效减小非线性和不平衡负载对功率绕组电压的影响，具有结构简单、计算量小等优点。双谐振控制器由不平衡谐振控制器和谐波谐振控制器两部分组成：不平衡谐振控制器用来补偿功率绕组电压中不平衡分量和3次谐波分量；谐波谐振控制器用以消除5次和7次谐波。基于所提出的双谐振控制器，无需增加滤波器即可有效提取功率绕组电压的负序和谐波分量，从而提升系统响应速度。
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