一种开关磁阻风力发电机新型功率变换系统及其最大功率点跟踪控制

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摘要本文提出一种含可变励磁电压且所用开关管数量最少的新型开关磁阻发电机（SRG）功率变换器,包括主电路与励磁电路,主电路所需主开关管数量等于SRG相绕组数,励磁电路仅需一只主开关管。励磁电压与发电电压解耦并可独立控制,励磁电路无隔离环节并与主电路共地。在分析该新型功率变换器工作原理的基础上,针对变速风力发电应用工况,提出基于该新型功率变换器的SRG最大功率点跟踪（MPPT）控制方法,给出励磁电压扰动控制策略。通过对一台750W的SRG样机系统进行仿真和实验,并与基于共上管功率变换器的SRG风电MPPT进行比较,结果表明本文所述新型SRG功率变换器的输出功率增加1.5%,验证了该新型功率变换器及其控制策略的有效性。

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关键词 ：开关磁阻发电机（SRG）, 最少开关功率变换器, 主电路, 励磁电路, 变励磁电压, 最大功率点跟踪（MPPT）控制

Abstract：A new type of switched reluctance generator (SRG) power converter with variable excitation voltage and the minimum number of switching tubes to date is proposed. The power converter consists of a main circuit and an excitation circuit. The main circuit requires a number of main switching tubes equal to the number of SRG phase windings, while the excitation circuit requires only one main switching tube. The excitation voltage is decoupled from the generation voltage and can be controlled independently. The excitation circuit has no isolation links and is common to the main circuit. The operating principle and control process of the new power converter are analyzed. A maximum power point tracking (MPPT) control method for the SRG based on this new power converter is proposed for variable speed wind power generation applications, and an excitation voltage disturbance control strategy is given. A 750W SRG prototype system is simulated and experimented, and compared with the SRG wind power MPPT based on a power converter with shared upper switching tubes. The results show a 1.5% increase in SRG output power based on this new variable excitation minimum switches power converter. The effectiveness of this new power converter is confirmed.

Key words： switched reluctance generator (SRG) power converter with minimum number of switches main circuit excitation circuit variable excitation voltage maximum power point tracking (MPPT) control

收稿日期: 2023-11-14

基金资助:浙江省自然科学基金项目（LY20E070006）

作者简介: 赵紫帆（2001—）,女,山西省阳泉市人,硕士研究生,主要从事检测技术与自动控制、电力电子技术研究。

引用本文:

赵紫帆, 孙冠群, 杨建青, 陆燕燕, 周志文. 一种开关磁阻风力发电机新型功率变换系统及其最大功率点跟踪控制[J]. 电气技术, 2024, 25(4): 1-6. ZHAO Zifan, SUN Guanqun, YANG Jianqing, LU Yanyan, ZHOU Zhiwen. A novel power conversion system and its maximum power point tracking control for switched reluctance wind turbine. Electrical Engineering, 2024, 25(4): 1-6.

链接本文:

http://dqjs.cesmedia.cn/CN/Y2024/V25/I4/1

[1] 王宏华. 开关磁阻电动机调速控制技术[M]. 2版. 北京: 机械工业出版社, 2014.
[2] 刁凯凯, 孙晓东, 杨泽斌. 开关磁阻电机系统级确定性与鲁棒性优化设计方法的对比分析[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(9): 3575-3586.
[3] 赖仲蓉, 曾游飞. 一种改进的新能源汽车用SRM的定子铁心结构[J]. 电气技术, 2018, 19(12): 71-75.
[4] 闫文举, 陈昊, 刘永强, 等. 一种用于电动汽车磁场解耦型双定子开关磁阻电机的新型功率变换器[J]. 电工技术学报, 2021, 36(24): 5081-5091.
[5] 朱婷, 张雨晴, 李强, 等. 高功率密度电机混合型散热技术综述[J]. 电气技术, 2022, 23(8): 1-16, 52.
[6] 于丰源, 陈昊, 闫文举, 等. 宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析[J]. 电工技术学报, 2023, 38(5): 1261-1274.
[7] 赵玉虎, 明正峰, 韩彬彬. 功率变换电路电磁兼容建模及抑制方法[J]. 电气技术, 2022, 23(7): 7-17.
[8] 方成辉, 陈昊, Galina Demidova, 等. 开关磁阻电机无电流传感器控制方法[J]. 电工技术学报, 2023, 38(2): 365-374.
[9] 孙冠群, 李璟, 蔡慧. 控制电机与特种电机[M]. 3版. 北京: 清华大学出版社, 2023.
[10] MIHIC D S, TERZIC M V, BRKOVIC B M, et al.A novel modular power converter for SRM drive[J]. Electrical Engineering, 2020, 102(2): 921-937.
[11] FERNAO PIRES V, CORDEIRO A, FOITO D, et al.A multilevel fault-tolerant power converter for a switched reluctance machine drive[J]. IEEE Access, 2020, 8: 21917-21931.
[12] 陈辉, 张旸明, 蒋冬青, 等. 开关磁阻电机共上管功率变换器的宽转速安全退磁控制策略[J]. 电工技术学报, 2019, 34(19): 3979-3988.
[13] 孙冠群, 张海丽, 蔡慧. 基于功率变换器与励磁电压扰动法的SRG风电MPPT控制[J]. 电力系统自动化, 2017, 41(2): 101-107.
[14] 孙冠群, 王小东, 张黎锁, 等. 开关磁阻风力发电机变励磁电压MPPT控制[J]. 电机与控制学报, 2019, 23(3): 113-119.
[15] CHEN Hao, XU Deguang, DENG Xin.Control for power converter of small-scale switched reluctance wind power generator[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2021, 68(4): 3148-3158.
[16] 孙宇亮, 彭兵. 基于阶梯齿的开关磁阻电机尖峰电流削弱方法[J]. 电气技术, 2022, 23(7): 50-55,63.
[17] 阮俊峰, 杨明发, 周海鸿. 基于瞬时转矩控制的开关磁阻电动机转矩脉动抑制研究[J]. 电气技术, 2019, 20(4): 37-41.
[18] 孙冠群, 卢子萌, 张宇. 一种四相开关磁阻发电机变流器及其控制方法[P]. 中国: CN113890435B, 2023-10-13.
[19] SHOKATI ASL E, SABAHI M.A class of quasi-cuk DC/DC converters: steady-state analysis and design[J]. Electric Power Components and Systems, 2018, 46(5): 581-599.