【摘要】：能源問題和環(huán)保問題極大地促進(jìn)了風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展,與此同時(shí)小型風(fēng)電不僅作為大型風(fēng)電的有效補(bǔ)充,同時(shí)以小規(guī)模、分散方式布置在用戶附近,能獨(dú)立輸出電能,具備投資省、適用氣候條件廣泛、適宜安裝地域廣闊等優(yōu)點(diǎn),迎來了良好的發(fā)展契機(jī)。相較于現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的體積小質(zhì)量輕、工作轉(zhuǎn)速范圍寬、容錯(cuò)性能好、可靠性高以及高溫高速運(yùn)行性能優(yōu)良,將其應(yīng)用于小型風(fēng)電領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)前景十分廣闊。然而目前開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的功率密度與發(fā)電效率低于永磁同步發(fā)電機(jī),限制了其推廣與應(yīng)用。本文以提高開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率密度與發(fā)電效率為目的,在控制參數(shù)優(yōu)化等方面進(jìn)行研究,提高系統(tǒng)的發(fā)電性能,增強(qiáng)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文首先介紹了課題研究背景,總結(jié)出開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)應(yīng)用于小型風(fēng)電領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)與不足,并從開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)磁鏈特性建模、功率變換器拓?fù)湓O(shè)計(jì)以及控制參數(shù)優(yōu)化與性能提升三方面詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)外研究成果。其次,以開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的磁鏈-電流軌跡為基礎(chǔ),結(jié)合能量守恒定律,給出了電磁功率估算方法,為后續(xù)效率在線優(yōu)化提供定量分析依據(jù)。此外分析了開關(guān)角對(duì)系統(tǒng)發(fā)電效率的影響,為設(shè)計(jì)效率優(yōu)化方法奠定理論基礎(chǔ)。然后,給出兩種效率優(yōu)化方法:基于混合搜索的效率優(yōu)化法和基于開關(guān)角在線控制的效率優(yōu)化法�；诨旌纤阉鞯男蕛�(yōu)化法將關(guān)斷角設(shè)置在最優(yōu)值并保持不變,通過兩個(gè)階段優(yōu)化開通角:第一階段使用擬合公式計(jì)算出開通角初始值,并以此構(gòu)造開通角優(yōu)化區(qū)間;第二階段在開通角優(yōu)化區(qū)間內(nèi)采用預(yù)測(cè)法或黃金分割法迭代調(diào)節(jié)開通角,使系統(tǒng)發(fā)電效率增加,如此反復(fù)系統(tǒng)最終穩(wěn)定運(yùn)行于效率最優(yōu)值。而基于開關(guān)角在線控制的效率優(yōu)化法根據(jù)開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和電磁特性推導(dǎo)出最優(yōu)效率對(duì)應(yīng)的參數(shù)特征值,采用PI閉環(huán)調(diào)節(jié)開關(guān)角,使系統(tǒng)參數(shù)處于特征值附近,從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)角自動(dòng)調(diào)節(jié)及系統(tǒng)發(fā)電效率最優(yōu)。然后,在Simulink環(huán)境下建立了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)基本仿真模型、基于混合搜索的效率優(yōu)化仿真模型和基于開關(guān)角在線控制的效率優(yōu)化仿真模型,并進(jìn)行相應(yīng)仿真。通過對(duì)仿真結(jié)果分析,驗(yàn)證了基于混合搜索的效率優(yōu)化法和基于開關(guān)角在線控制的效率優(yōu)化法的可行性。最后,設(shè)計(jì)了開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)平臺(tái),包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與軟件程序設(shè)計(jì),給出了各硬件部分詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟和軟件部分的程序流程圖,并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),既驗(yàn)證了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與軟件程序設(shè)計(jì)的正確性及可靠性,也進(jìn)一步驗(yàn)證了基于混合搜索的效率優(yōu)化法和基于開關(guān)角在線控制的效率優(yōu)化法的有效性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM352
【圖文】：

關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)效率優(yōu)化實(shí)驗(yàn)fficiency Optimization Experiments of Swctance Generator System驗(yàn)平臺(tái)（Experimental Platform）驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及控制策略的準(zhǔn)確性和有效性，建立了開關(guān)磁阻實(shí)驗(yàn)樣機(jī)平臺(tái)，如圖 5-1 所示，原動(dòng)機(jī)與開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)通過轉(zhuǎn)矩軸連接。開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)、開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)參數(shù)分別見表 5-1、表 5-2 和表 5-3。ZJ-50 型轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器基位差原理，通過上位機(jī)軟件能在線顯示輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及輸信息，但其數(shù)據(jù)更新速度較慢，約為 0.1s，此外數(shù)據(jù)信息很難直接電機(jī)系統(tǒng)的控制器所利用，因此往往作為離線轉(zhuǎn)矩測(cè)量與驗(yàn)證的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2788301