基于任意时刻电网故障下的双馈风力发电机定子磁链全响应研究

为研究双馈风力发电机(DFIG)定子磁链的全响应与电网故障发生时刻的关系,通过求解DFIG状态方程,得到任意时刻故障下DFIG定子磁链的解析表达式;利用坐标分解方式研究了定子磁链稳态响应与故障时刻的关系;通过分析定子磁链直流分量的大小,研究了定子磁链自由响应与故障时刻的关系。结果表明,定子磁链稳态响应与故障时刻无关,且其大小随故障时刻的变化呈现2倍工频周期的变化规律。最后通过搭建Matlab/Simulink模型仿真验证了推导公式的准确性和理论分析的正确性,为DFIG低电压穿越时转子侧的控制策略提供了一定的理论依据。     

水轮发电机转子典型机电故障的不平衡磁拉力研究

针对水轮发电机发生转子偏心和转子绕组匝间短路故障产生不平衡磁拉力,进而引起机组强烈振动的情况,通过有限元仿真软件建立一台550MW水轮发电机二维仿真模型,分别对转子动、静偏心故障及转子绕组匝间短路故障进行模拟,计算各故障情况下的不平衡磁拉力,分析转子偏心程度、方向和转子绕组匝间短路程度对不平衡磁拉力大小和方向的影响。结果表明,不论是发生转子偏心故障还是发生转子绕组匝间短路故障,不平衡磁拉力数值均随故障程度的加重而增大,且不平衡磁拉力方向为诊断转子偏心方向和空载情况下匝间短路故障磁极提供帮助。研究成果为未来研究水轮发电机振动现象和故障检测奠定了基础。     

一种改进的双馈电机解耦控制方法

在双馈电机定子磁链定向控制系统中,针对传统稳态下电压前馈补偿存在转子电流d、q分量小幅振荡问题,设计了一种改进的考虑定子磁链微分在内的电压前馈补偿解耦控制方法。仿真结果表明,该方法解耦控制效果良好,改善了定子无功调节对系统稳定性的影响,抑制了磁链和转速的振荡,增大了无功调节范围,对于提高系统的稳定性意义重大。     

基于定子电流的双馈电机变结构MRAS转速观测

提出一种基于定子电流的变结构模型参考自适应观测器,用于定子磁链定向的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制系统的转速观测。该方法选取双馈风力发电机的定子电流测量值作为参考模型,定子电流可调模型由定子磁链及转子电流获得,利用两模型输出的叉积构造滑模面,转速信息采用滑模算法获得。理论分析和仿真结果表明所提方法具有较强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。     

基于模糊自适应的开关磁阻电机变磁链研究

传统直接转矩控制使开关磁阻电机定子电流幅值很大,增加了电机铜耗。通过分析不同磁链对系统性能的影响及磁链与转矩之间的关系,提出了一种变磁链的直接转矩控制改进方法。在Matlab/Simulink中搭建四相开关磁阻电机模糊自适应控制的直接转矩系统仿真模型,仿真结果表明该系统响应速度快,能有效减小定子电流幅值,抑制转矩脉动。针对电机起动过程中电流脉冲大的问题,在改进方法中加入电流控制模块,可明显降低起动时电流的幅值,提高电机的性能。     

基于电流型变换器风力发电系统PMSG的SVM-DTC控制方法

针对基于电流型变流器的直驱风电系统中的永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator,PMSG)控制系统,提出一种基于定子磁链定向的空间矢量调制直接转矩控制(space vector modulation direct torque control,SVM-DTC)算法,根据该算法,通过合成的电流空间矢量可完全补偿电机的转矩和磁链与参考值之间的误差,同时能保证功率器件开关频率的恒定。其中定子磁链估计采用自适应补偿的改进积分算法,解决了纯积分存在直流偏移和低通滤波存在幅值与相位误差的缺陷,从而达到高性能的DTC效果。仿真与实验结果表明,基于定子磁链定向的SVM-DTC算法能有效提高系统的动静态性能且易于实现机侧的单位功率因数控制。     

多对极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位理论研究

大型水轮发电机和抽水蓄能发电电动机均为多对极,现场迫切希望实现故障磁极的在线定位.本文基于一台3对极、12kW的发电机动模样机研究在线定位的理论基础.首先,采用场路结合法对该样机在联网工况下的励磁绕组匝间短路故障进行了计算,并与实验结果进行了对比和分析,验证了计算模型的正确性.然后,利用故障数学模型对该样机一极短路故障进行了计算,基于仿真结果,研究故障磁极、励磁磁动势、定子电动势和定子分支环流之间的相位关系.研究表明:定子分支环流的1/P次谐波相位角(P为发电机的极对数)可以用于对故障磁极的判断.本文为实现多对极大型发电机励磁绕组匝间短路故障的在线定位奠定了理论基础.     

LZ-2发电机失磁保护及其整定计算

针对发电机失磁引起的危害,分析了发电机失磁保护误动原因,并介绍了整流型抛球圆特性阻抗失磁继电器(LZ-2型)工作原理、阻抗特性及发电机失磁保护整定计算、调试方法.结果验证了采用继电器定值调节配置方案的可行性,可获得最小精确工作流量、防止误动.     

比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器的感应电机无传感器控制

在无速度传感器感应电机调速系统中,针对滑模观测器存在滑模抖振与观测精度间的平衡问题,设计一种强鲁棒性的比例积分型线性超螺旋算法滑模观测器。首先,利用李雅普诺夫理论证明线性超螺旋算法的稳定性。然后,通过设计转子磁链观测器的中间变量,建立基于定子电流误差项的比例积分滑模面,构造出新的滑模磁链观测器。仿真与实验表明,该观测器有效抑制了滑模抖振,提升了电机的磁链观测与抗扰动能力,在电机运行时有较高的观测精度,提高了系统的动稳态性能。     

风力发电用双馈感应发电机控制策略的研究

该文从并网风力发电系统的基本特性出发，在分析双馈感应电机数学模型及其定子磁链定向矢量控制的基础上，论证了其有功功率和无功功率的独立控制的可行性并给出了PID双闭环控制方案。利用Matlab／Simulink平台，仿真研究并验证了该控制方案的正确性，对实际软硬件系统的设计与调试具有一定的指导意义。     

基于磁链观测器的定子频率算法研究

针对利用传统定子磁链观测器确定双馈风力发电系统定子侧频率的两大缺陷,提出了3种改进型定子频率算法:限制Uα算法、电压微分耦合算法、反余弦函数算法。通过理论分析和仿真研究,对3种改进型算法的性能进行了比较,结果表明,反余弦函数算法的性能最优。     

磁制冷--节能环保的绿色制冷技术

介绍了一种极具发展潜力的节能环保型绿色制冷方式——磁制冷技术。从磁制冷的基本原理——磁热效应(MCE)出发，从熵和热力学的角度分析了磁热效应(MCE)，给出了磁热效应(MCE)的表征参数。列举了几种典型的磁制冷机，并指出了磁制冷技术发展中需要解决的关键问题。     

基于多目标排序的无刷双馈电机预测控制

首先推导无刷双馈电机(BDFM)在统一坐标系下的电压模型和转矩模型,在此基础上给出电机转矩和控制电机定子磁链的预测方程,随后给出基于多目标排序的预测控制系统设计方法,通过对转矩和磁链的预测误差进行综合排序来选择基本电压矢量,实现对电机转矩和控制电机定子磁链的直接控制。仿真实验结果证明,该方法可有效减小转矩脉动、改善电流谐波,具有良好的动、静态性能。     

双馈风力发电机运行控制及其空间矢量分析

以分析双馈风力发电机交流励磁的电磁本质为目标,运用空间矢量理论建立了双馈风力发电机的空间矢量模型;在此基础上,建立了变速变桨双馈风力发电机组的整机模型,给出了不同运行状态下的仿真曲线。在转子绕组自行闭合与加入转子交流励磁2种情况下,对双馈电机中定转子磁动势空间矢量的相位变化进行对比,揭示了交流励磁对于改变转子磁动势空间矢量相位的作用。研究结果表明,当双馈电机运行在亚同步状态时,通过控制交流励磁电流可以使转子磁动势空间矢量的相位超前于定子磁动势空间矢量的相位,从而使双馈电机在转速低于同步转速时也能处于发电状态。     

水轮发电机气隙不均匀对磁场强度及转子 磁极应力变化的影响分析

定子内腔和转子外圆气隙不均匀是大型水轮发电机组的主要振源之一。在定子和转子间产生的不均衡磁拉力,对转子和定子形成转频激扰力。为探讨气隙不均匀与磁场强度及电磁应力之间关系,依据发电机的实际结构,考虑铁心饱和的情况,以局部电磁力计算方法中的局部麦克斯韦应力法和虚位移法为基础,结合有限元软件电磁模块分析工具,对水轮发电机转子对中及偏心的6种工况进行发电机内部整体气隙磁场磁感强度及转子表面应力分析,研究水轮发电机气隙变化对转子磁极应力的影响。     

基于磁链观测器的异步电机转矩闭环控制

提出一种基于最小阶转子磁链状态观测器的定子磁链观测方案,并通过定子磁链与定子电流叉乘运算完成电磁转矩的观测和转矩闭环控制系统的设计。该定子磁链观测方案不仅可避免传统电压模型法所存在的积分饱和、相位或幅值偏差等弊端,而且基本不受电机自感、互感等参数的影响,使得在此基础上获得的电磁转矩具有较强的参数鲁棒性。最后,通过130kW异步电机实验验证该方案的可行性和有效性。     

同步发电机自励磁的产生条件

通过对自励磁区域的研究,提出了自励磁的产生条件,完善了目前研究的在一定假设条件下的自励磁产生条件,并通过算例证实了它的正确性,为电机设计及运行提供参考．     

不同磁场布置对空气自然对流的影响

为研究顺磁性气体介质在外磁场作用下自然对流换热的规律，进一步揭示热磁对流的实质，该文用数值方法模拟了两种钕铁硼永磁系统产生的磁场作用下二维封闭方腔内空气的自然对流换热，得到了工作空间内磁场强度和磁加速度的分布，获得了两种梯度磁场作用下空气自然对流的流场和温度场以及壁面局部对流换热系数。研究表明，不同的永磁系统布置可在工作空间形成不同的磁加速度分布，产生不同的磁场力，从而影响空气自然对流换热的强弱。     

基于弱磁控制的5.5MW风力发电机组过载性能的研究

为进一步提高5.5 MW高速永磁风力发电机组（WTGS）电气系统的过载能力,在建立弱磁控制数学模型的基础上,详细研究基于弱磁控制的5.5 MW WTGS过载性能。根据当WTGS遇到阵风时,风机无法及时回桨导致风机超速过载的特性,本套电气系统采用了弱磁控制。利用弱磁控制可以及时调节永磁同步发电机（PMSG）定子电流的优点,既提高输出功率和增加转速范围,又降低过载时过电压、过电流对WTGS电气系统的危害。通过某5.5 MW WTGS电气系统的过载试验,验证了在高速永磁类风机的过载性能方面弱磁控制有明显的优势。     

基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制

针对目前感应电机无源性控制方法的不足,提出一种基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制方案。该方案从功率控制的角度考虑,设计新的状态期望值计算方法。根据定子端有、无功功率目标值直接计算出定子电流的期望值,从而实现有功功率和无功功率的独立控制;然后结合定子电压方程计算出转子电流参考值。此计算方法无需给定定子磁链,从而可避免给定定子磁链不准确而引起定、转子电流及定子磁链跟踪误差的问题;设计定子电流反馈控制器,不仅可改善系统的无源性,且可提高定子电流和定子磁链的跟踪性能。仿真结果表明所提控制策略是有效的。