[發明專利]一種無刷雙饋電機直流發電系統轉矩脈動抑制裝置及方法

有效

• 申請號: 202111395371.0
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114157201B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 劉毅;張茂鑫;徐偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P21/05;H02P21/20;H02P6/10;H02P9/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 李君;廖盈春

本發明提供了一種無刷雙饋電機直流發電系統轉矩脈動抑制裝置及方法，屬于無刷雙饋電機控制技術領域，裝置包括MSC控制系統和功率繞組諧波電流控制系統；MSC控制系統用于穩定無刷雙饋電機直流發電系統的直流母線電壓；且采用控制繞組諧波電流參考值補償的方式控制功率繞組的諧波電流；功率繞組諧波電流控制系統連接在無刷雙饋電機的功率繞組側，用于提供控制繞組諧波電流參考值；所述無刷雙饋電機直流發電系統的功率繞組與三相不控整流橋相連；控制繞組諧波電流參考值包括控制繞組?5次諧波電流參考值和控制繞組7次諧波電流參考值。本發明使得無刷雙饋電機的轉矩脈動減小，從而提高設備壽命。

技術領域

本發明屬于無刷雙饋電機控制技術領域，更具體地，涉及一種無刷雙饋電機直流發電系統轉矩脈動抑制裝置及方法。

背景技術

無刷雙饋電機是一種新型交流感應電機，包含兩套極對數不同的定子繞組和一個用以耦合定子側不同極對數旋轉磁場的特殊設計轉子。這兩套定子繞組根據傳遞能量大小分別稱為功率繞組(power winding，以下簡稱PW)和控制繞組(control winding，以下簡稱CW)。與傳統的有刷雙饋感應發電機相比，無刷雙饋電機取消了電刷和滑環，并且憑借其高可靠性等特點在船舶軸帶發電、風力發電、水力發電等領域具有顯著的應用優勢。

相較于傳統交流電網，直流電網具有無無功潮流、損耗低、并聯過程簡單等優勢。目前風能、太陽能等分布式可再生能源發電并入直流微電網已經在國內外有很多成功的范例并已經成為研究的熱點。但是無刷雙饋電機直流發電系統PW與三相不控整流橋相連，因此，PW中將產生顯著的-5次和7次諧波，PW存在的諧波一般情況下會引起一定程度的轉矩脈動，使電磁轉矩中含有六次和十二次諧波，長期運行會導致電機壽命下降，因此必須對轉矩脈動加以抑制。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種無刷雙饋電機直流發電系統轉矩脈動抑制裝置及方法，旨在解決現有的由于功率繞組所接三相不控整流橋所引起的電機振動和噪聲較大，大大縮減電機轉軸壽命的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種無刷雙饋電機直流發電系統轉矩脈動抑制裝置，包括：MSC控制系統和功率繞組諧波電流控制系統；

MSC控制系統連接在無刷雙饋電機的控制繞組側，用于穩定無刷雙饋電機直流發電系統的直流母線電壓；且采用控制繞組諧波電流參考值補償的方式控制功率繞組的諧波電流；

功率繞組諧波電流控制系統連接在無刷雙饋電機的功率繞組側，用于提供控制繞組諧波電流參考值；

其中，所述無刷雙饋電機直流發電系統的功率繞組與三相不控整流橋相連；控制繞組諧波電流參考值包括控制繞組-5次諧波電流參考值和控制繞組7次諧波電流參考值。

優選地，功率繞組諧波電流控制系統包括：PW電流分離模塊、PW電壓分離模塊、PW諧波電流參考值計算模塊、CW諧波電流參考值計算模塊；

PW電壓分離模塊用于對功率繞組靜止abc坐標系三相電壓u_pa、u_pb、u_pc順次進行坐標變換、加法運算、廣義積分、正序運算或負序運算和坐標變換，獲取功率繞組側的正序基頻旋轉坐標系、-5次旋轉dq坐標和7次旋轉dq坐標下的實際電壓分量和

PW電流提取模塊用于對功率繞組靜止abc坐標系三相電流i_pa、i_pb、i_pc順次進行坐標變換、加法運算、廣義積分、正序運算或負序運算和坐標變換，獲取功率繞組側的正序基頻旋轉坐標系、-5次旋轉dq坐標和7次旋轉dq坐標下的實際電流分量和

PW諧波電流參考值計算模塊連接PW電流分離模塊和PW電壓分離模塊，用于根據和計算補償轉矩六次和十二次諧波的PW諧波電流參考值