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　　針對交流勵磁裝置具有能量雙向流動的特點，采用了交直交加雙控制的解決方案，并由新型電機控制型單片機組成的系統實現。

　　關扭詞異步發電機變速恒頗交流勵磁能量雙向流動雙制，單片機控制中圖分類號文獻標識碼文章編號一一s一風力發電機進行并網發電時，要求風力發電機的輸出頻率與電網頻率一致。

　　保持風力發電機頻率恒定的方法有兩類①保持風力發電機轉速不變，從而得到恒頻的電能，即恒速恒頻，目前大多數風力發電系統均采用這種方式②在發電過程中讓發電機轉速隨風速變化而變化，即變速恒頻。

　　由于風能與轉速的次方成正比，允許轉速在一定范圍內變化可以更有效地利用風能，在效益上更加顯著，因此變速恒頻風力發電機勵磁控制系統的研究與開發受到越來越多的重視。

　　變速恒頻風力發電系統當前主要有交直交系統交流勵磁發電機系統無刷雙饋發電機系統開關磁阻電機系統磁場調制發電機系統同步異步變速恒頻發電機系統及電磁滑差聯接系統等川。

　　本文研究的是交流勵磁發電機系統。

　　它是通過電力電子裝置向轉子饋以九人頻率和相應幅值的電流來使輸出電壓恒頻恒幅。

　　由于交流勵磁發電機系統具有能量雙向流動的特點，過去多采用交交式變換器，但它輸出電流諧波成分較高而且輸出頻率受到限制圖。

　　目前有人采用矩陣式變換器盡管其性能優良，具有很大潛力，集交交與交直交的優點于一身，但其原理尚不成熟，仍處于研究實驗階段。

　　本文采用的是期一黃明川男，合肥工業大學碩士生。

　　合肥工業大學學報自然科學版年第卷第期整流端可控的對稱交直交變換器。

　　同傳統交直交變換器相比，不僅保持了輸出電流完全逼近正弦波的優點，而且還實現了單位功率因數的輸入電流閉。

　　最重要的是雙向可控交直交變換器是由新型單片機組成的控制系統進行雙控制，解決了傳統交直交變換器無法進行能量雙向流動的問題，實現了在次同步轉速和超同步轉速兩種狀態下變速恒頻及恒壓。

　　變速恒頻原理本文研究的是由一臺三相繞線式異步電動機和向轉子勵磁的雙向交直交逆變電源構成的系統。

　　其原理如圖所示。

　　在異步發電機中，轉速關系式為幻士于人人/幾一式中定子旋轉磁勢的轉速，即同步轉速轉子轉速轉子旋轉磁勢相對轉子的轉速，當、與方向相同時，式取號，方向相反時，取一號電網頻率，即輸出頻率電機極對數轉子電流頻率轉差率從公式可知，當轉子轉速發生變化時，由雙向交直交逆變電源供給轉子頻率為人的電流，通過改變轉子電流頻率人使發生變化來補償的波動并最終保持不變。

　　由圖可列出相應的基本方程為子一了。

　　拼八工尸勺一門r盛一，J圖基本原理框圖圈等效電路圖一令獷一刃幾刀式中分別為電源電壓轉子饋電分別為定子電勢轉子電勢分別為定子電流轉子電流第期黃明川，等變速恒頻交流勵磁風力發電機系統研究分別為定子繞組電阻和電抗分別為轉子繞組電阻和電抗二分別為勵磁回路電阻和電抗分別為電流變比系數電壓變比系數由此上基本方程可導出雙饋發電機的相量圖，如圖所示。

　　通過分析得知圖轉子可以運行于超同步轉速和次同步轉速兩種情況下，此時發電機能向外輸出功率，電磁功率尸一幾co叭，機械功率尸一尸轉差功率尸，尹當轉子處于次同步轉速時，尸轉子從變頻電源翰入功率當轉子處于超同步轉速時，尸，轉子向變頻電源輸出功率。

　　無論哪種情況，輸入機械功率總要克服電磁轉矩做功，同時向定子傳遞功率。

　　圖雙位發電機相，圖微機控制系統本雙饋風力發電機系統主要由三相繞線異步發電機，交直交變頻勵磁電源及勵磁變壓器組成。

　　轉速檢測元件為光電編碼器。

　　勵磁電源主電路為雙向交直交型，整流與逆變部分均為功率元件組成三相橋式電路。

　　同交交方式相比，它有明顯的優勢，首先，成本降低，交交方式的逆變橋至少需要18只功率器件，交直交僅為12只其次，輸出電流波形幾乎完全逼近正弦波，而交交方式的波形畸變大，交直交中間直流環節慣性大，輸出受輸入影響小此外，交直交變頻勵磁電源的整流端也采用M控制，即整個系統為雙M控制，不僅實現了能量雙向流動，而且大大提高了整流的功率因數，輸入電流波形得以改善。

　　雙制已出現在國內外交流傳動領域，但受微處理器高速輸出端口數量的限制，一般為雙結構或單附加波形發生電路結構，其系統較復雜，成本增加，可考性也降低。

　　而公司年推出的新型電機控制型單片機恰好解決了雙制的難題它除了將傳統的端口保留并改進為事件處理器以外，還增加了一種能直接輸出三相波的部件波形發生器W本文的控制電路正是以單片機為核心附以外圍電路組成，波形發生器直接輸出路互補信號控制逆變部分，事件處理器也通過軟件高速輸出路互補信號控制整流部分，圓滿解決了雙M控制的問題。

　　功率器件的驅動電路以專用集成驅動電路為核心構成，保護功能設有轉子過流輸出過壓過流與欠壓，以及轉速過低等。

　　變頻方式采用目前廣泛使用的術根據編碼器實時檢測的轉速值，由單片機產生頻率人一的三相脈沖，以驅動逆變電路。

　　由于異步電機數學模型為一強藕合高階多變量方程組，用傳統雙閉環進行控制非常困難，研究表明矢量控制非常適合變速恒頻發電機閉。

　　本文采用的是轉子磁場定向的矢量控制，恰好達到轉速與輸出頻率解禍的目的。

　　控制軟件主要由主程序波形發生子程序服務子程序軟件定時子程序及一系列功能子程序組成，波形發生子程序負責逆變端控制，服務子程序負責整流端控制，軟件定時子程序與用于逆變和整流端的矢量控制算法，查詢子程序判斷能量流動方向，以判斷變換器兩端處于逆變還是整流。

　　合肥工業大學學報自然科學版年第卷第期逆變驅動整流驅動八〔沁圖簡明控制電路圈結束語由于變頻技術的成熟與微機技術的發展，變速恒頻雙饋發電機完全可以實現以工頻向電網恒頻供電，是一種很有前途的風力發電系統。