双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。     

基于等效转子电压的双馈感应发电机灭磁控制

针对电网电压故障引起的双馈感应发电机磁链弱阻尼振荡问题,提出一种采用等效转子电压的双馈感应电机灭磁控制策略。分析电网电压故障激起的双馈感应电机定子磁链的暂态过渡过程,建立定子磁链状态方程;通过求解状态方程的特征根和定子磁链的振荡频率及阻尼比,在转子电压前馈补偿项的基础上引入定子磁链的微分反馈项,得到等效转子电压参考值,并研究了其改善磁链欠阻尼特性和加快暂态磁链衰减的机理。最后,双馈感应发电机的仿真结果表明,本文方法可以较好地抑制故障期间的磁链振荡冲击,有利于双馈风电机组故障穿越能力的提高。     

基于定子绕组等效灌注直流的电机转子故障诊断

提出了基于向定子桌相等效灌直流的感应电机转子故障诊断新方法。该方法通过一种简单的电路装置等效地向定子绕组灌注一个直流信号。当电机转子故障时，定子电流中将会出现f=2（1-s〉f1（s为转差率。f2为电网频率）故障特征频率分量。以三相基波正序电压及其希尔波特变换构造PQ变换矩阵，用其对定子三相电流进行变换，得到有功功率P和无功功率Q0由于正常电机P、Q均恒定，在PQ坐标系下对应一个点；故障电机则由于P、Q中附加频率为f=（1-2s）fs的波动分量而对应于一个椭圆。通过比较电机正常及转子断条故障运行时P、Q在Pp坐标系下对应的模式,实现转子断条故障的可靠检测。     

空间电压矢量对感应电机软起动控制策略

以晶闸管软起动器-感应电动机系统为研究对象,根据空间电压矢量原理及其控制思想,提出一种提高感应电动机起动转矩的控制策略。对三相定子电压在晶闸管控制下的空间电压矢量变换,形成对转子磁链和电磁转矩的有效控制。该策略保持传统软起动器的主电路结构不变,通过建立基于αβ0坐标系降阶空间电压矢量导通瞬态数学模型,求解矢量电压作用下定子电流的拉氏变换解析并仿真分析,从而简易快速确定初始触发角。控制晶闸管的触发角,实现对空间矢量电压和零电压矢量的控制,以达到感应电机平稳加速起动的目的。该控制策略能有效提高感应电机起动转矩和降低起动电流,并通过系统仿真和试验给予验证。     

基于磁链优化模型的感应电机转子时间常数辨识

感应电机转子时间常数受温度、磁饱和等因素的影响,导致矢量控制系统中转子磁场定向出现偏差,进而使感应电机的输出转矩发生振荡。为此提出了一种基于磁链优化模型的感应电机转子时间常数在线辨识方法,以定子电流和定子磁链的点乘作为设定物理量来构造一个模型参考自适应系统,并对未考虑直流偏量影响的定子磁链观测器进行改进。最后,在Matlab平台对该方法进行仿真研究,结果证明了该方法的有效性。     

神经网络在电力电子和 AC 驱动中的应用——一个技术评论(英文)

由于一些显著的优点，比如处理非线性系统的最大的能力，比传统控制系统更高的容错能力更快的操作速度，神经网络系统已经被广泛地应用于电力电子领域和ＡＣ、ＤＣ驱动中，这篇论文将评述神经网络对感应电机的电流控制、感应电机参数识别及控制，包括转子时间常数识别、马达速度、定子磁通估计，转子磁通估计以及ＤＣ电机的神经网络间接模型参考自适应控制。     

基于反推算法的六相感应电机SVM-DTC控制方法

针对传统直接转矩控制运行时存在逆变器开关频率不恒定、转矩脉动大的问题,从六相电机空间矢量解耦特点入手,提出了一种转子磁链闭环的六相感应电机反推式空间矢量调制与直接转矩控制(space vector modulation and direct torque control,SVM-DTC)方法.首先,分析和建立了六相电机数学模型,并运用新虚拟电压平衡矢量来确定空间电压矢量脉宽调制(space voltage vector pulse width modulation,SVPWM)方案以便减小电机定子谐波电流;其次,应用反推算法设计转速反推控制器替代传统直接转矩控制中的转速PI控制器,应用转矩反推控制器与磁链反推控制器得到静止坐标系下的定子电压实际分量;最后,在Matlab/Simulink中进行系统的仿真验证.通过仿真与PI控制的改进DTC方法相对比可知,该控制方案下电机具有响应速度快、转矩脉动小、可调参数少和可改善定子电流波形等优点,并使逆变器工作在恒定开关频率下.     

基于EKF算法的交流永磁无刷同步电机参数辨识

用扩展的卡尔曼滤波算法(EKF)对表贴式交流永磁无刷同步电动机进行动态参数估计,根据电机控制系统中传感器检测到的电机定子电流、电压和转子的位置、转速等信号,推算电机定子绕组的电阻和转子的主磁通值,经过对电机模型和卡尔曼算法的分析,给出了电机控制系统的全阶卡尔曼滤波模型和经过简化处理后的降阶估计模型,用降阶的简化模型对系统进行估计后,得到了定子电阻和转子主磁通的结果,并分析了定子电阻和转子磁通估计值和实际值之间的误差,以及估计值随电机转速和负载大小变化的曲线.电机用脉宽调制(PWM)的电压源逆变器供电,用TMS320F2812系列数字信号处理器(DSP)作为控制芯片,用矢量控制的策略对电机进行转速控制.     

三相倍极感应励磁同步发电机运行性能研究

在三相倍极感应励磁同步发电机中，转子励磁绕组中的励磁电流是由定子直流绕组建立的倍极静止磁场感应产生的，这种励磁电流获得方式及倍极静止磁场的存在，势必影响电机的运行性能，本文对此进行了理论分析及实验研究．结果表明：倍极磁场的存在确会影响电机的运行性能，但由于转子绕组的特殊工作状态，产生一定的转子励磁电流所需的倍极静止磁场气隙合成磁密很低，故电机的工作特性、电压波形、振动和噪声等均无明显恶化．     

感应电机定子绕组故障仿真模型研究

把感应电机定子侧绕组的每一个并联分支看成是一个支路,转子侧等效为d轴和q轴两个相互垂直的绕组,建立了基于绕组并联支路的感应电机磁链方程和电压方程.根据故障后支路的电压方程和磁链方程得出了各种绕组短路故障的等效模拟电路;对于绕组断线故障,可令该绕组的阻抗为一个相当大的数来模拟,最后用一个45 kW的电机参数进行仿真.     

三相倍极感应励磁同步发电机运行性能研究

在三相倍极感应励磁同步电机中，转子励磁绕组中的励磁电流是由定子直流绕组建立的倍极静止磁场感应产生的，这种励磁电流获得方式及倍极静止磁场的存在，势必影响电机的运行性能，本文对此进行了理论分析及实验研究，结果表明，倍极磁场的存在确会影响电机的运行性能，但由于转子绕组的特殊工作状态，产生一定的转子励磁电流所需的倍极静止磁场气隙合成磁密很低，故电机的工作特性，电压波形，振动和噪声等均无明显恶化。     

感应电机自校正解耦电流控制

利用状态反馈对感应电机的状态空间方程进行解耦,解耦之后的电机模型由两个一阶动态方程表示,可以用PI调节器控制定子电流.为了解决电机参数变化问题,保证解耦控制器和电流控制器的参数与电机的实际参数一致,对感应电机进行在线参数估计.仿真结果表明,电流控制具有较好的稳态和动态响应,控制器能够有效跟踪电机的参数变化,保证良好的控制性能     

不平衡电网电压下并网型双馈感应发电机励磁控制策略

通过坐标变换推导出双馈感应发电机在正、负序坐标系下的电压方程和磁链方程,建立了正、负序坐标系下基于定子正、负序磁链定向的并网型双馈感应发电机数学模型.分别给出负序控制系统4类不同控制目标时转子负序电流指令值,得到适应于电网电压不平衡的双馈感应发电机在正、负序坐标下的励磁矢量控制策略.     

感应电机自校正解耦电流控制

利用状态反馈对感应电机的状态空间方程进行解耦，解耦之后的电机模型由两个一阶动态方程表示．可以用PI调节器控制定子电流、为了解决电机参数变化问题，保证解耦控制器和电流控制器的参数与电机的实际参数一致，对感应电机进行在线参数估计．仿真结果表明，电流控制具有较好的稳态和动态响应，控制器能够有效跟踪电机的参数变化．保证良好的控制性能．     

神经网络在电力电子和AC驱动中的应用

由于一些显著的优点，比如处理非线性系统的最大的能力，比传统控制系统更高的容错能力更快的操作速度，神经网络系统已经被广泛地应用于电力 ＡＣ、ＤＣ驱动中，这篇论文将评述神经网络对感应机电机的电流控制、感应机电参数识别及控制，包括转子时间常数识别、马达速度、定子磁能估计，转子磁通估计以及ＤＣ电机的神经网络间接模型参考自适应控制。     

基于扩张状态观测器的鲁棒转子磁链估计研究

提出了新型的基于线性扩张状态观测器的感应电动机转子磁链估计模型。以两个独立的线性扩张状态观测器观测定子电流,用分别被扩张的两个状态构建闭环转子磁链观测器,根据Lyapunov稳定性理论推导满足转子磁链观测器渐进稳定的反馈增益矩阵和转速估计自适应律。利用Matlab进行了仿真,分析了电机参数变化对磁链观测和转速估计精度的影响,表明了提出的模型对电机参数变化具有强鲁棒性。     

感应电机鼠笼转子断条故障的仿真分析

介绍了感应电机模型在EMTP(Electromagnetic Transient Program)中的实现方法及转子断条故障的模拟方法.对转子不同根数的断条故障进行了仿真,分析了转子电流及定子电流边频分量的变化规律.得出了如下结论:转子导条断裂后,转子导条电流增大;断条数越多,转子导条电流增大越明显;离故障位置越近的导条,电流增大越大,越远的增大越小.定子电流中的边频分量随着断条数的增加而增加,但断条数增加到一定数量,反而减小.     

交流励磁发电机动态分析模型

根据转子结构对称的交流励磁发电机的基本方程式,结合该类电机励磁系统的特点和异步运行的特征,综合考虑了励磁系统的3个调节量;励磁电压的频率、幅值和相角。定义转子磁通（电流）在定子绕组中的感应电热与定子电压的夹角为功角,将转子旋转磁场角频率与同步角频率之差引起的功角分量和转差率作为状态变量,推导了其四阶简化动态分析模型。同时给出了单机无穷大系统中交流励磁发电机的状态方程,为含交流励磁发电机的单机无穷大系统的研究提供了理论基础。     

EEMD-HHT方法在双馈式感应发电机定子匝间短路故障分析中的应用研究

定子绕组匝间短路故障是双馈式感应电机常见故障之一。采用多回路理论构建数学模型,通过MATLAB进行不同故障、不同条件下的仿真。用HHT方法分析故障电流虽然能够得到相应现象,但传统HHT中的EMD分解方法存在一定不足,分解结果不能区分匝间短路故障和一些非故障情况,而引入EEMD分解方法来替换EMD分解,则很好地克服了这一缺点,排除了电压不平衡、变转子转速等其他因素对匝间短路故障诊断过程中的干扰。EEMD-HHT方法可以为定子匝间短路故障检测提供更加可靠的保障。     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.