一种直线开关磁阻电机发电研究

针对因在低速运行的实际环境下传统直线发电系统结构复杂而难以得到广泛应用的问题,试制一种相间解耦的直线直驱式开关磁阻发电机,以这种开关磁阻发电机为被控对象,构建直线发电系统。依据直线开关磁阻发电机的结构特点及运行原理,建立直线开关磁阻发电机的数学模型。采用有限元方法分析发电机的磁场分布特性,对发电机励磁位置进行仿真优化,得出发电机在1 m/s额定速度下的最佳开通和关断位置。应用位置控制和脉宽调制电流斩波控制两种控制方法进行仿真和实验,获取发电机的相电流输出波形。仿真结果和实验结果表明,这类直线开关磁阻发电机均具有低速发电能力,直线直驱式开关磁阻发电系统能够达到低速直线发电的目的。     

直线开关磁阻电机的波浪发电系统建模

针对传统直线开关磁阻电机功率密度低,作为波浪能转换装置难以广泛应用的问题,设计一种采用高功率密度的互感耦合直线开关磁阻电机的波浪能转换装置.根据互感耦合直线开关磁阻电机的结构特点及运行原理,建立以互感耦合直线开关磁阻电机为波浪能转换装置的波浪发电系统仿真模型,并对电机典型位置时刻的磁场进行分析.采用电压外环PI调节加电流内环斩波调节的双闭环控制策略对互感耦合直线开关磁阻电机波浪发电系统进行仿真分析.系统仿真结果表明:以互感耦合直线开关磁阻电机作为波浪能转换装置,能够达到波浪发电的目的.     

混合直线开关磁阻发电机发电效率研究

针对在海洋环境下低速运行的传统直线开关磁阻发电机发电效率较低的问题,本文提出了一种新型混合直线开关磁阻发电机,将永磁体按规定尺寸加入传统直线开关磁阻发电机动子的齿间。对此混合直线开关磁阻发电机进行有限元建模,分析其磁感线分布;在此基础上分析发电机的结构特点和工作原理,建立发电数学模型,并以此发电机为被控对象,利用Ansys Simplorer和Ansys Maxwell搭建联合仿真发电系统,最后通过仿真数据对传统直线开关磁阻发电机与混合直线开关磁阻发电机的发电效率进行对比分析。分析结果表明,混合直线开关磁阻发电机发电效率较传统直线开关磁阻发电机提高了10.64%。     

开关磁阻发电系统的故障分析及仿真

对开关磁阻电机在发电运行模式下的各种典型故障进行了分析研究,利用Matlab/Simulink中的电力系统工具箱对开关磁阻发电机系统进行建模,通过对模型施加不同的故障条件,仿真了系统在负载故障、功率变换器故障、电枢绕组开路/短路等故障下的电压、电流输出波形.通过对结果的分析可以看出,开关磁阻发电系统具有较高的容错性能,当发生缺相故障时,系统仍能维持正常的电压输出.同时,这种故障的建模和仿真也为开关磁阻发电系统的故障诊断和容错研究提供了一种可行的方法.     

开关磁阻发电系统的非线性仿真

采用开关磁阻发电机的非线性电感模型构建开关磁阻发电系统,设计了带有修正因子的模糊控制器.修正因子随着电压偏差量的变化而变化,不断改变偏差和偏差变化率的权重,提高了系统的稳定性,改善了动态性能.利用这个控制器对开关磁阻发电系统作电流斩波控制.仿真试验表明开关磁阻发电系统能够稳定地发出电压为220 V的直流电压.     

开关磁阻发电机输出电压控制

分析了开关磁阻发电机发电原理,提出了运用模糊控制的方法来控制开关磁阻发电机的输出电压,并在Matlab/Simulink中建立仿真模型,与传统的PI控制进行比较,具有输出电压稳定、鲁棒性好、稳态误差小的特点,特别是在驱动转矩变化时,能实现实时控制,体现了优越性。     

开关磁阻风力发电机非线性模型仿真研究

分析开关磁阻发电机(switched reluctance generator,SRG)的结构特点和发电模式及其非线性数学模型;在Matlab/Simulink中建立SRG的非线性仿真模型,对SRG采用电流斩波控制方式;通过仿真,验证了SRG非线性模型的正确性,在不同风力驱动下SRG能输出稳定的电压,实现变速恒频风力发电。     

30/20极混合励磁双凸极电机开关磁阻发电方式研究

对30/20极的混合励磁双凸极发电机(hybrid exgiration doubly salient generator,HEDSG)的开关磁阻发电(switched reluctance generating,SRG)方式进行研究.建立该电机的有限元模型,并进行发电机空载情况下的仿真,获得气隙磁密分布和空载电压仿真波形.通过仿真和试验得到该电机在开关磁阻发电模式下不同负载电流时的电压波形,从而得到发电机的外特性.阐述了相磁链和输出电压随负载电流变化的原因.仿真和试验均验证了HEDSG在SRG模式下励磁电流对输出电压具有良好的控制能力.实验结果表明,通过施加负向励磁电流可以限制短路电流的大小.     

开关磁阻起动发电系统电压特征提取研究

本文以飞机开关磁阻电机起动/发电系统为研究对象。针对输出电压的故障态能较好的表征开关磁阻起动发电系统的故障态特征的特点,结合了小波变换对非平稳信号的时频分析特点,利用搭建的开关磁阻电机起动/发电系统模型对故障时的输出电压进行小波分解和小波包分解,从而对输出电压进行故障特征提取,进而对故障类型进行分析判断。仿真结果表明,利用小波包分析的各故障信号的不同频带差异明显,该方法能有效地对输出电压故障特征进行提取。     

开关磁阻发电机最大输出功率的控制原则

对开关磁阻发电机的工作原理进行了介绍,基于线性模型下对开关磁阻发电机的输出功率进行了分析计算,根据推导出来的公式使用MATLAB建立了开关磁阻发电机的数学模型,针对影响开关磁阻发电机输出功率的设计参数和控制变量如开通角、关断角、母线电压、转速等逐一进行了仿真计算,提出了实现开关磁阻发电机最大输出功率的控制原则,并进行了部分实验验证.     

基于双谐波绕组的混合励磁发电机励磁控制系统

为了解决不同运行工况下混合励磁同步发电机端电压恒定的问题,设计了一种基于全桥变换器拓扑的励磁控制系统。励磁系统采用以电枢绕组电压为外环、定子谐波励磁绕组电流为内环的双闭环控制策略,以谐波无刷混合励磁同步发电机端电压为反馈信号,通过调节定子谐波励磁绕组电流,以维持发电机端电压恒定。阐述了双谐波绕组的混合励磁发电机的基本结构和工作原理,设计了励磁控制系统的软硬件,并测试了励磁控制系统的性能。实验结果表明：调节定子谐波励磁绕组电流,可以很好的调节发电机的端电压;通过励磁控制系统的自动调节功能,实现了发电机在不同负载情况下的输出电压恒定。     

基于稳压控制的独立光储微电网控制策略研究及仿真分析

独立光储发电系统不与大电网连接,仅靠系统控制策略保障电能质量,目前仍具有电能质量较差、系统不稳定的问题。以提高系统电能质量、增强系统稳定性为目的,提出一种基于稳压控制的控制策略。对于储能系统,在通过逆变器前首先进行稳压控制,再通过逆变器的双环控制结构维持系统的电压与频率恒定。光伏电池在逆变器前采取最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)及稳压控制,并采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)的恒功率控制策略(PQ control)维持稳定输出。在Matlab/simulink环境下进行仿真测试,验证控制策略的有效性。     

不平衡电压下虚拟同步发电机功率控制策略

通过对电网电压不平衡下虚拟同步发电机输出功率的分析,提出了基于静止坐标系的功率控制策略,在不需要锁相环的情况下,利用负序电压控制分别对有功、无功功率振荡或三相电流不平衡进行抑制,既保证了虚拟同步发电机电压控制的电压源性质和惯性特性,又能够使分布式电源根据不同需求输出恒定的有功、无功功率或三相平衡电流。利用PSCAD/EMTDC软件仿真及基于RTDS的实时数字物理闭环实验,验证了所提控制策略的有效性,并对各控制策略的特性进行了量化分析。     

并网型电励磁同步电机风力发电控制策略研究

随着人们对新能源风能的关注,风力发电系统(WEGS)的研究早已成为热点。而电励磁同步发电机(EESG)具有功率因数可调、效率高等优点,研究其在风力发电系统中的应用有重要意义。选用背靠背双PWM功率变换器拓扑结构,详细研究机侧和网侧控制策略。为实现机侧对外输出电磁功率的快速控制,采用直接转矩控制(DTC)策略;为实现网侧直流母线电压快速平稳控制,采用电网电压定向的矢量控制策略。并在以TMS320F2812DSP为核心的全数字控制系统下进行实验,实验结果表明,所设计系统工作可靠、控制性能好。     

基于有功和无功环流控制的DC-AC逆变器并联系统分析与实现

传统的基于有功和无功环流控制的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,即根据输出有功功率差调节输出电压的相位,根据输出无功功率差调节输出电压的幅值,实现输出负载均分.该控制方式若应用于电压电流双闭环控制逆变器并联系统会引起系统工作不稳定,本文分析了造成不稳定的原因,给出了电压电流双闭环控制DC-AC逆变器并联系统输出有功和无功功率差与输出电压幅值、相位差之间的定量关系,提出了相应的均流控制策略,给出了并联系统的实现方案.实验结果验证了该控制方案的可行性.     

永磁磁阻发电机的电压控制

普通永磁同步发电机由于励磁不可调,端电压随转速或负载变化而变化,影响了供电品质.本文提出一种永磁磁阻发电机的电压控制策略,通过与发电机并联的电力电子装置,对其补偿适当励磁所需的无功电流,来保持发电机端电压的稳定.本文阐述了该发电机系统的结构、原理、电机的数学模型和电压控制方法.仿真实验证明该方法可在一定的转速和负载变化范围内保持端电压不变,补偿电流较小.     

直驱式波浪发电系统能量跟踪控制

针对直驱式波浪发电系统输出功率波动特性以及直线电机动子往复运动特性,提出一种基于永磁直线电机动子运动方向判断方法的能量跟踪控制策略。首先,根据永磁直线电机数学模型进行仿真模型的搭建和分析,并基于仿真结果设计圆筒式永磁直线电机。进而,提出波浪发电能量跟踪控制策略,并搭建直驱式波浪发电系统整体仿真模型。最后,基于设计的圆筒式永磁直线电机搭建直驱式波浪发电系统硬件模拟平台进行实验研究。通过仿真和实验验证了永磁直线电机动子运动方向判断的方法和能量跟踪控制策略的有效性。     

单相级联H桥整流器电压平衡控制策略

以无工频变压器牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,构建了其数学模型,在电压电流双闭环控制策略的基础上,引入无锁相环技术,改进瞬态电流控制策略。实现了系统发生扰动时,网侧电流对电压相位频率的快速精确追踪。进一步地,对传统附加平衡电压控制策略加以改进,增加模糊控制技术,解决了CHBR在非理想电网或负载大范围投切载时,存在的直流侧各级电容电压不平衡、压差大等问题。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真,对所提策略在CHBR运行时的快速响应和抗干扰能力进行了验证。     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

三相单级式光伏发电系统并网控制与仿真

基于三相单级式光伏并网发电系统的电路拓扑结构,提出了一种快速逼近插值算法实现光伏发电的最大功率跟踪,光伏并网采用电压外环和电流内环双闭环控制,通过同步旋转坐标变换结合逆变器的控制,利用比例积分控制实现无功功率与有功功率的独立解耦控制。MATLAB系统仿真结果表明,该方法能够快速稳定地实现单位功率因数最大功率并网,降低并网系统成本,提高光伏并网的电能质量。