多相发电机仿真与研究

毛翔 叶奇 吕新知 李玉姣 韩剑波

摘 要

传统的同步发电机采用三相同步发电机，随着风电机组单机功率的提升，采用多相电机的优势逐渐明显，包括实现低压大功率输出、减少转矩脉动、增加系统运行冗余度等。本文在分析多相电机数学模型的基础上，给出了基于多相电机的风电变流器的电机侧、电网侧控制策略。在Matlab/Simulink中建立模型开展仿真研究，所建立的多相电机风力发电模型运行平稳，结果验证了研究的有效性和可行性。

关键词

多相电机;风力发电;变流器

中图分类号： TM614                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.067

Abstract

Traditional synchronous generator is three-phase synchronous motors.With the increase of the stand-alone power of wind turbines，the advantages of using multi-phase motors are gradually obvious，including low-voltage high-power output，reduced torque ripple，and increased system operation redundancy.Based on the analysis of the mathematical model of the multiphase motor，this paper presents the motor-side and grid-side control strategies of the wind turbine converter based on the multiphase motor.A model was established in Matlab/Simulink for simulation research.The established multi-phase motor wind power model runs smoothly，and the results verify the validity and feasibility of the study.

Key Words

Polyphase motor;Wind power;Converter

0 引言

傳统发电机常采用三相同步电机，利用水能或燃烧热量推动叶轮旋转带动转子切割磁力线产生电能。近年来，新能源发电发展迅猛，风电行业迎来增长高峰。随着风电机组单机功率的不断增大，多相电机应用于发电领域的优势逐渐明显。首先，对于多相电机，随着相数的增加，每相绕组的磁链或反电动势会成比例降低，供电电压会随之下降，可实现低压大功率输出。其次，在普通的三相电机中，因气隙磁动势5次谐波与基波相互作用而产生6次转矩脉动。而在六相电机中，最低次谐波随着电机相数的增加而提高，脉动频率提高，转矩脉动大为降低。最后，传统三相电机某相故障时，无法继续运行。多相电机内部有多套独立绕组，如某一套绕组发生故障，其他绕组可匹配容错控制策略继续工作，实现风电机组降功率输出，提高了整个系统的可靠性和冗余度。……