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1、 HUNAN UNIVERSITY毕业设计(论文)设计论文题目：永磁发电机-PWM整流器控制策略仿真研究 学生姓名：学生学号： 专业班级：电气工程及其自动化专业一班学院名称：电气与信息工程学院指导老师：学院院长：1湖南大学毕业设计(论文) 2015 年5月14日V第 页 湖南大学毕业设计(论文) 摘 要 近年来，随着高性能材料、电力电子技术、计算机技术的快速发展以及对单相/三相电源系统体积、效率、功率因数等参数的要求逐渐提高，永磁同步发电机因其体积小、效率高、运行可靠等优点受到了各国研究人员的重视。永磁同步发电机用途广泛，不仅可以在电网不发达地区作为独立电源使用而且可以作为不能断电设备的备用电
2、源。在一些新兴行业如航空电源，风电系统等它也显示出它的优势。所以对于永磁同步发电机系统的进一步研究具有十分重要的现实意义。 传统的整流装置大多采用二极管不控整流或晶闸管相控整流，这种控制方法会导致谐波污染严重，功率因数低，交流侧波形畸变严重等问题。永磁同步发电机PWM 整流系统不仅能够实现直流侧电压的调节，降低了发电机电流的谐波，还能提高交流侧发电机功率因数。因此，本文主要围绕永磁同步发电机PWM整流技术控制策略展开研究。 首先，对永磁发电机与电压型 PWM 整流器分别建立数学模型，得到整流系统在 d-q 轴旋转坐标系下数学模型，方便下文的设计分析。其次，介绍了整流系统的控制策略，本文选择了电
3、压外环-电流内环的双闭环控制策略，并且详细分析了电流内环解耦控制。考虑到发电机电感参数在系统运行过程中可能会发生变化，本文提出了无电感参数解耦控制策略。随后，利用 MATLAB/Simulink仿真软件对永磁发电机整流系统进行了仿真，验证了系统能够实现直流侧调压、提高交流功率因数、降低交流侧电流谐波这三个功能。结果表明有以下两种情况，在额定状态（稳定）状态下，系统能够实现直流侧的调压以及降低交流侧电流谐波这两个功能；而当改变发电机转速或改变直流电压参考值时，系统均能够快速趋于稳定并且超调较小，这两种情况均能够满足设计的要求。关键词：永磁发电机，PWM 整流，电压电流双闭环控制，解耦Perman
4、ent magnet generatorsimulation research of PWM rectifier control strategy Abstract In recent years, with the rapid development of power electronic technology, computer technology and high performance material,requirements of the single-phase/three-phase power system parameters such as volume, effici
5、ency and power factor gradually improve, permanent magnet synchronous generator for its advantages of small volume, high efficiency and reliable operation has attracted the attention of the researchers from all over the world. Permanent magnet synchronous generator is versatility,It is not only used
6、 as an independent power supply in grid underdeveloped region but also can be a standby power supply . It also shows its advantage in some emerging industries such as aerospace, wind power system, etc. So it has very important practical significance for the further research of the permanent magnet s
7、ynchronous generator system . Traditional device mostly adopts the diode rectifier controlled rectifier or thyristor phased rectifier, which will bring about serious harmonic pollution, low power factor, serious problems such as the ac waveform distortion. Permanent magnet synchronous generator with
8、 PWM rectifier system not only realize the adjustment of dc side voltage and reduce the generator current harmonic, but also improve the power factor of ac generator. Therefore, this article study of control strategy of permanent magnet synchronous generator mainly around the PWM rectifier technolog
9、y . First of all, the mathematical model of permanent magnet generator and voltage type PWM rectifier are set up, respectively. mathematical model of rectifying system is obtained in d - q axis rotation coordinates which is better for follows. Secondly, the paper introduces the control strategy of t
10、he rectifier system and chose the voltage loop - current double closed loop control strategy of the inner ring.Besides, the current inner loop decoupling control are analyzed in detail. Considering generator inductance parameters may change in the process of system operation, the inductance paramete
11、rs of decoupling control strategy is used. Then, MATLAB/Simulink simulation software is used for the permanent magnet generator rectifier system simulating the system which can realize dc side voltage regulation, improve power factor, reduce the ac current harmonics of the three functions. Results s
12、how that there are two kinds of circumstances, in the condition of rated condition , the system can realize the dc side voltage regulator and reducing the ac current harmonics ; When changing the generator speed or dc voltage reference value, the system can rapidly stabilized and overshoot is small,
13、these two circumstances both can meet the design of requirements.Key words: permanent magnet generator, PWM rectifier, the voltage and current double closed loop control,The decoupling目 录1 绪论11.1 课题研究背景与意义11.2 PMSG-PWM 整流系统研究现状21.2.1 PWM整流技术研究现状21.3 课题主要研究内容52 PMSG-PWM 整流系统的数学模型72.1 PMSG-PWM整流控制系统结构
14、分析72.2 永磁发电机的数学模型82.21 基本假设82.22 PMSG在d-q轴下的数学模型92.3三相 PWM 整流器数学模型112.31拓扑结构112.3.2 PWM 整流器在三相静止坐标系下数学模型122.3.2 PWM 整流器的d-q轴下数学模型143 永磁电机PWM 整流系统的控制策略153.1 控制策略简介153.2 电压电流双闭环控制153.2.1 双闭环解耦控制原理163.4空间矢量脉宽调制183.4.1 SVPWM 简介183.4.2 SVPWM 的工作原理183.43三相电压型 PWM 整流器的 SVPWM 控制策略204永磁电机PWM整流系统建模与仿真274.1永磁电
15、机PWM整流系统仿真模型274.2 仿真结果分析28结论34致 谢36参考文献37第38页 湖南大学毕业设计(论文) 1 绪论 1.1 课题研究背景与意义传统电励磁发电机的励磁绕组在超负荷或者长期运转的情况下较容易烧断，这会直接影响发电机的发电机的工作性能，会给用电设备照成一定的影响。而永磁发电机（Permanent Magnet Synchronous Generator，简称PMSG）与电励磁发电机相比具有许多优势。首先，由于其内部为永磁体励磁，永磁体在通过一次充磁后就能建立很强的永久磁场，不需要添加额外的励磁绕组来励磁 ，也不需要碳刷，滑环等部件，减少了机械损耗，使得电机结构简单且其体积小，重量轻；再者，永磁体励磁，省掉电励磁发电机中励磁电流产生转子磁场这个环节，使其节能效果优于电励磁发电机12。在系统结构上，永磁发电机利用开关式整流方式作为稳压方式
