文 献 综 述

一．课题研究的背景

异步电机简单可靠、坚固耐用、没有电刷滑环；转速运行范围宽且弱磁容易，因此，它广泛应用于各种电动牵引系统和调速系统中。异步电机也可用于发电，作为发电机使用。异步电机应用在发电机场合最早可以追溯到1901年，但由于性能上的局限，异步发电机未能得到广泛的应用。经过一百多年的发展，特别是20世纪80年代以来电力电子技术及电机控制技术的迅速发展，由电力电子变换器控制的异步电机实现起动/发电这两个功能已成为可能。采用异步电机起动/发电双功能系统作为飞机、汽车、轮船等运动载体的电源已成为当今国际国内研究的热点。

二．异步电机发电系统研究现状及方向

传统异步发电机采用电容励磁，存在消耗感性无功功率及电压调节特性差的缺点，应用不多，仅在偏远地区无同步发电机的情况下供一般民用电器使用，近年来，随着电力电子技术及其控制技术的飞速发展，由电力电子变换器控制的异步发电系统输出高品质的电能已成为可能，异步电机一方面在航空和车载等独立电源系统中，作为起动/发电电源研究广泛，另一方面由于能源危机与环境污染等问题，在风力、水力等再生能源的发电中，异步发电系统的应用正变得越来越普遍，这一观点已被明确提出。异步电机发电技术是非常值得关注与研究的课题，国际上已处于技术准备和研究的阶段了，因此对异步发电技术的研究将是一件很有意义的事情。

为了克服传统异步发电系统的缺点，提高其性能，国内外专家提出了许多用电力电子变换器来调节异步发电机无功的策略。异步发电机-电力电子变换器发电系统根据电机、变换器和负载的连接关系一般可分为两类：一类是变换器、异步发电机与负载三者之间并联,负载直接从电机的输出端得到电能,变换器提供异步发电机所需的无功。另一类为异步发电机、变换器和负载串联,发电机发出的电能全部经变换器传递至负载,变换器对异步发电机的有功、无功均可加以控制。

这两类连接各有特点,有其各自的适宜场合。并联型的变换器主要用于提供无功,因而容量小,可直接从发电机输出交流电,不需逆变器,系统运行效率高,但不适合原动机转速变化范围较大的场合。而串联型适合于原动机转速变化范围大的场合,系统的动态特性好,适宜建立具有起动发电双功能的高压直流系统。

三．异步电机发电系统的自励建压

变换器不能利用剩磁电压使异步发电机自励建压。变换器的直流母线上必须有一定初始的电压，自励开始时经功率开关在电机的端接施加一低电压，形成初始电流，在电机中建立最初始的磁通，蓄电池即起初始励磁的作用。有了初始磁通，就有了机电能量转换的必要条件。在适当的控制策略下，使磁场逐渐增强，并使有功逐渐增加，直流侧母线电压逐渐增长。异步起动/发电系统中，这个蓄电池是存在的，它在起动过程中起起动电源的作用，转换成发电时，又担当起初始建压的作用。当线路上所建电压超过蓄电池电压时，由于二极管的阻断作用，蓄电池自然退出发电系统。

异步电机发电系统的自励建压过程：