1.5 本书主要内容

无刷双馈电机是一种新型双电气端口电机，它取消了传统双馈感应电机所固有的电刷和集电环装置，运行转速范围宽，具有使用寿命长、成本低廉、可靠性高和维护成本低等特点，既能用于并网发电也能用于独立发电，是电机、电力电子技术以及自动控制技术相结合的高端发电装备，因此在风力发电和船舶轴带发电等新能源领域有广阔的应用前景。本书以无刷双馈感应电机独立发电系统为对象，重点介绍了常规负载和特殊负载下的控制、无速度传感器控制，以及预测控制等。全书共分7章，各章内容安排如下：

第1章，无刷双馈电机及其控制概述。对当前无刷双馈电机的本体研究、数学模型研究以及控制方法研究情况进行了概述，并介绍了无刷双馈电机独立发电系统的研究及应用现状。

第2章，无刷双馈感应电机数学模型与特性分析。首先分析了BDFIG的运行原理；然后介绍了三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的BDFIG动态数学模型，并等效变换出其动态等效电路和稳态等效电路；最后分析了BDFIG独立发电系统的功率流和CW电流特性。

第3章，无刷双馈感应电机控制系统中的变流器。BDFIG系统常使用背靠背四象限变流器进行控制，本章首先介绍了常用的背靠背变流器拓扑结构；然后介绍了四种经典的PWM调制技术；最后，详细介绍了无刷双馈感应电机独立发电系统的基本控制方案，包括电机侧和负载侧变流器控制方案，并给出了相应的实验结果。

第4章，常规负载下无刷双馈感应电机独立发电系统运行控制。首先介绍了控制方案设计思路；然后详细推导了CW电流控制方案和PW电压控制方案，并对CW侧LC滤波器的设计方法进行了详细介绍；最后给出了整体控制方案并展示了实验结果。

第5章，特殊负载下无刷双馈感应电机独立发电系统运行控制。首先分析了不对称负载和非线性负载对BDFIG独立发电系统的影响；然后介绍了不对称负载下的负序电压补偿方法；接着又介绍了四种典型的非线性负载下低次谐波抑制方法，分别是基于电机侧变流器的抑制方法、基于负载侧变流器的抑制方法、考虑变流器额定电压的协同抑制方法，以及统一双变流器协同抑制方法。

第6章，无刷双馈感应电机无速度传感器控制。首先介绍了一种基于转子位置锁相环的BDFIG转速观测器，并分析了非常规负载对转速观测的不良影响，接着又介绍了一种非常规负载下的改进转速观测器；然后，在传统的BDFIG直接电压控制策略基础上，介绍了一种无速度传感器精确相位控制策略；最后，分别详细介绍了基于速度观测和不基于速度观测的不对称负载下无速度传感器控制策略。

第7章，无刷双馈感应电机预测控制。首先简要介绍了模型预测控制的基本原理，并简要分析了电气传动中的模型预测控制方法，然后详细介绍了三种CW的预测电流控制方法，包括单矢量模型预测控制、双矢量模型预测控制和无差拍预测控制等。