基于复合线圈结构的新型无刷双馈电机的起动性能研究

由于无刷双馈电动机存在起动电流大、起动转矩小的不足,导致电机起动性能达不到工业应用要求。为了解决这一问题,提出一种转子绕组采用复合线圈组和变极法设计的无刷双馈电机,并结合设计实例进行详细分析。这种转子结构使得电机在起动工况下增大转子绕组电阻折算值,从而有效地降低起动电流和提高起动转矩。通过建模仿真对复合线圈组转子结构的起动性能、普通线圈转子结构起动性能和无刷双馈电机异步起动方式的起动性能进行研究,对比3种情况下的起动电流、起动转矩和起动时的饱和情况。样机试验结果表明,转子绕组采用复合线圈组结构的无刷双馈电动机具有起动电流小、起动转矩大的特点,有效地改善了无刷双馈电机的起动性能。     

无刷双馈电机变极起动性能的研究

针对常规无刷双馈电机起动性能较弱的问题,本文将变极原理及复合线圈原理引入到无刷双馈电机的转子设计中来,该转子结构在起动时通过自增阻机制提高了起动转矩、降低了起动电流。并通过有限元仿真与样机试验将复合线圈设计的变极起动样机与无刷双馈电机的异步起动作对比。仿真及试验表明了采用复合线圈变极起动的转子结构可以有效改善无刷双馈电机的起动性能。     

一种多谐波联合起动的新型无刷双馈电动机

由于无刷双馈电动机在起动过程中存在起动转矩小、起动电流大,以及对电网和电机造成冲击大等问题,使得电机起动性能达不到工业要求。将复合线圈结构引入到无刷双馈电机的转子绕组,并与定子磁动势谐波理论相结合,提出一种多谐波联合起动的方法,以改善电机的起动性能。介绍定子两套绕组的接线方式及其不同状态时的通电方式,分析转子结构在起动状态和运行状态下的工作原理。利用时步有限元法对电机在不同负载下的起动转矩、起动电流进行仿真分析,对比无刷双馈电机多谐波联合起动和异步起动的起动性能。通过仿真与试验验证绕组设计的正确性,其结果表明,该方法提高了起动转矩,减小了起动电流和对电网的冲击,具有一定的理论研究和实际应用价值。     

同心式转子结构无刷双馈电机的性能分析

无刷双馈电机设计时转子谐波含量较大,影响着电机性能。采用绕线式转子结构并利用齿谐波原理,设计的新型同心式转子结构的无刷双馈电机,能够很好地解决此问题。阐述齿谐波原理,并以一台绕线式无刷双馈电机为例,具体分析同心式转子绕组的磁动势。利用有限元仿真软件建模仿真。对无刷双馈电机发电运行时,电机磁密分布、气隙磁密谐波和不同转速下功率绕组电压波形在仿真和样机实验时的结果进行分析,验证同心式转子绕组能调制磁场和降低气隙谐波,使无刷双馈电机具有良好的性能指标。     

绕线转子无刷双馈电机多谐波联合起动过程中磁动势及性能分析

多谐波联合起动绕线转子无刷双馈电机通过改变电机定子绕组联结方式,使得励磁电流在气隙中产生基波磁动势以及与基波同转向的不同极对数谐波磁动势。基波磁动势协同这些谐波磁动势与转子上复合线圈绕组相互作用来降低起动电流和增大起动转矩,进而改善电机的起动性能。该文通过详细的推导建立该电机的定子绕组磁动势数学模型,分析该电机在起动时磁动势谐波含量;分析转子绕组的磁场调制机理及工作特点,并对该电机在起动时的等效电路以及气隙磁通密度进行分析以研究其起动性能。仿真和试验结果表明,采用多谐波联合起动方式使电机的起动电流降低,起动转矩增大,并且使得电机具有良好的起动性能。     

新型混合式转子无刷双馈电机

具有磁阻效应的绕线式转子无刷双馈电机是一种新型电机,它利用了磁阻式转子的磁通导向作用和绕线式转子接线灵活的特点,具有转子耦合能力强、磁动势高次谐波含量低、电机输出功率密度高等优点。文中介绍这一新型混合式转子结构,并对基于该结构的无刷双馈电机在转子侧无绕组时电机的磁阻效应,以及在转子侧无磁阻效应时新绕组结构电机的电磁性能进行了分析。对定子侧结构相同、控制绕组侧施加相同激励情况下,采用新型混合式转子、双正弦绕线式转子的两种转子结构的无刷双馈电机进行了研究,对比了电机的气隙磁场、电机系统输出功率和电机效率。通过实验与仿真结果对采用新型混合式设计电机的动态性能进行了研究,验证了样机仿真结果的正确性,同时试验结果也表明新型混合式无刷发电机性能的优越性。     

基于变极绕组的无刷双馈电机起动 特性研究

利用"复合线圈"原理提出一种转子绕组自增阻结构。通过分析样机的定、转子绕组联结方式,说明了由变极绕组原理设计的定子绕组对样机起动状态到运行状态的切换作用;详细地阐述了自增阻结构在样机起动时可以有效增大转子电阻折算值并在样机运行时恢复正常的原理。在不同负载工况下,利用有限元仿真和样机实验对样机自起动特性和样机异步起动方式的起动特性进行仿真分析与对比。仿真与实验结果表明转子绕组采用自增阻结构设计的无刷双馈电机克服了传统无刷双馈电机存在的起动电流大、转矩小的问题,具有良好的起动特性,适用于需要频繁起动的场合。     

磁阻式无刷双馈电机的转子结构及其性能分析

把磁阻式结构与绕线式转子结构相结合,提出一种具有磁阻式无刷双馈电机的转子结构。该转子结构既保持了绕线式转子绕线接线方式的灵活性,又发挥了磁阻式转子对磁通的导向作用,改善了电机的磁场调制效果,可以很好地实现转子与定子两套绕组耦合能力实现最大化。对磁阻式转子结构的无刷双馈电机的设计原理和方法进行了详细分析,以一台30k W样机为例说明了磁阻式无刷双馈电机的功率分配曲线、气隙磁通密度曲线和电机效率,并与磁障结构的磁阻式、加入笼条的磁阻式转子无刷双馈电机在同等条件下的电机输出功率作对比。最后对无刷双馈发电系统的动态特性进行样机实验,实验结果表明采用该方法设计的磁阻式无刷双馈电机具有优良的性能。     

不等匝线圈转子结构的无刷双馈电机研究

无刷双馈电机转子谐波含量大,导致电机损耗大、效率低,制约了其工业应用。为了解决这个问题,运用绕组齿谐波原理和正弦绕组原理,提出一种采用不等匝线圈设计转子结构的无刷双馈电机,并结合设计实例进行了详细分析。这种新结构能有效提高转子绕组在两种不同极对数下的导体利用率,并减少其它谐波含量。通过建模仿真和样机实验验证了结构设计的正确性。样机实验结果表明,不等匝线圈转子结构的无刷双馈电机能克服传统无刷双馈电机存在导体利用率低、谐波含量大的问题,具有良好的性能指标。     

基于定子电流法的绕线转子无刷双馈发电机偏心故障研究

绕线转子无刷双馈电机在船舶轴带发电以及风力发电等领域中具有良好的应用前景。转子偏心是一种常见的机械故障,威胁着现代化工业体系的稳定运转,因此实现其状态检测和故障诊断非常关键。由于无刷双馈电机具有特殊的定、转子绕组结构以及复杂的气隙磁场,因此传统的故障检测方法无法直接用于该类电机。该文通过定子电流法提取了功率绕组电流的特征频率分量作为故障指标,实现对静偏心、动偏心以及混合偏心的无创诊断。建立故障电机的时步有限元模型,并通过详细的故障机理分析,得出不同类型的偏心故障可能导致的特征频率信号。最后,以一台2/4对极无刷双馈电机为例,并通过有限元仿真、样机试验验证解析法的结论,为绕线转子无刷双馈电机偏心故障的精准检测提供了理论依据。     

基于串级绕组的新型永磁同步电机起动性能分析

针对异步起动永磁同步电机在起动过程中电流大,起动转矩小的问题,本文提出一种串级绕组理论。利用定子串级绕组产生的谐波磁场与转子分匝线圈组相互作用,优化电机的起动性能。文章通过阐述串级绕组理论,给出电机模型与定转子设计方案,并基于等效电路分析样机实际工作原理,最后运用有限元法从样机的转速、空载起动性能、带负载起动、气隙磁密和堵转转矩五个方面进行仿真。试验结果表明,应用串级绕组理论可以在提高起动转矩的同时降低起动电流,抑制起动时定子电流对转子永磁体的退磁效应,并且电机的稳态性能保持不变。     

无滑环绕线转子感应电动机的实际应用

针对传统绕线转子感应电动机由于转子回路串接电阻的起动模式所带来的一系列技术问题,本文提出转子回路无滑环碳刷不串接电阻的变极谐波起动方案。该方案针对大型绕线转子电机的特点,提出一种实现谐波起动的定子绕组新接法,该方法引进了"全绕组起动"的概念构造。正常运行时又可换接为标准绕组,转子绕组则采用"无感"的概念和复合线圈技术,新型绕线转子电机同样具有高起动转矩、低起动电流。同时它还具有高可靠性、高功率因数、高效率、高过载能力、低转差损耗的特点,节能效果明显。     

绕线转子无刷双馈电机的d-q轴数学模型

在阐述绕线转子无刷双馈电机的定子绕组、转子绕组结构和静止a-b-c轴数学模型的基础上,推导出电机的d-q轴数学模型。这种电机模型建立在一个任意d-q轴坐标系下,使用起来方便,消除定子绕组和转子绕组之间互感矩阵的时变系数,缩短计算时间,有利于控制方法的实现,适用于绕线转子无刷双馈电机动态和稳态性能的分析研究。d-q轴数学模型的参数能根据电机的设计几何尺寸和经验公式得到。通过仿真分析结果和实验数据的对比,验证了任意d-q轴数学模型的正确性。绕线转子无刷双馈电机任意d-q轴数学模型的建立为电机性能分析和控制策略的研究奠定基础。     

一种具有不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机

为了改善无刷双馈电机转子谐波含量大、导体利用率低的缺点,基于齿谐波原理提出了一种采用不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机。对该绕组的设计原理、方法以及谐波磁动势计算进行了分析,推导出了适用于各种绕组分布系数的计算方法,给出了一个绕组设计示例进行说明,利用绕组的设计原理制造了一台新型不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机实验样机,并针对转子绕组的低谐波含量特性进行了研究。为了验证转子绕组设计的正确性,对样机进行有限元建模仿真与实验。仿真与实验结果表明,采用不等匝数同心式转子绕组设计的无刷双馈电机转子谐波含量低、导体利用率高,具有优良的性能。     

基于一种新型变极无刷双馈电机的控制系统仿真

这种新型的无刷双馈电机转子采用变极原理设计.建立无刷双馈电机的双轴模型,利用该数学模型建立起无刷双馈电机调速系统的仿真模型,进行动态仿真,针对起动过程中产生的过大电流,研究了采用软起动对电机起动过程的影响.     

绕线转子无刷双馈电机‘Π’型等效电路

等效电路是电机性能分析的重要工具。由于无刷双馈电机为多耦合系统,传统等效电路计算复杂,该文提出了无刷双馈电机更简洁的‘Π’型等效电路,为这种电机的性能分析提供了简单有效的方法。首先根据感应电机基本原理,引出了无刷双馈电机的基本等效电路,考虑无刷双馈电机具体适用工况,将基本等效电路参数均折算到控制绕组。然后,在控制绕组为参考的等效电路基础上,通过电路等效,导出无刷双馈电机的‘Π’型等效电路。进一步对绕线转子无刷双馈电机等效电路的参数获得进行研究,讨论了使用解析法需要注意的地方;并提出用试验直接测定无刷双馈电机基本电路参数的办法。最后,在60k W绕线转子无刷双馈电机样机平台上进行试验,试验结果验证了‘Π’型等效电路的有效性,及参数计算、测试方法的正确性。     

绕线式无刷双馈电机转子绕组设计

无刷双馈电机的转子结构有笼型、磁阻型和绕线型三种类型.为解决笼型转子所存在的谐波含量大的问题,提出了新的无刷双馈电机的转子绕组结构和相应的转子绕组接线方武,即根据"齿谐波"原理和"变极法"原理设计绕线转子绕组;给出了具体的转子绕组实例并进行了分析.根据所介绍的原理设计出的无刷双馈电机转子绕组方案,能保证绕组分布系数高,谐波含量小.     

无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析

研究了一种特殊结构的无刷电励磁同步电机,该种电机由无刷双馈电机衍化而来,其取消了电刷和滑环,结构简单可靠,减少了维护费用。定子上同时嵌有不同极数的两套绕组,分别为三相电枢绕组和单相励磁绕组。详细介绍了该种电机的结构特点和运行机理,分别推导了磁障转子和混合转子无刷电励磁同步电机的等效电路和电磁转矩表达式。为分析这两种转子结构对电机性能的影响,对该种电机的运行特性进行了仿真研究,并研制了两台具有相同定子、不同转子结构的样机,测量了两台样机的定子绕组电感参数,对样机的不同运行方式进行了实验研究。仿真和实验结果表明:混合转子无刷电励磁同步电机的起动能力和带载能力较好;磁障转子无刷电励磁同步电机的损耗略小。     

变极法设计无刷双馈电机绕线转子的研究

为提高无刷双馈电机绕线转子绕组与定子上不同极对数的功率绕组和控制绕组的电磁耦合能力,改善电机性能,采用变极法设计了一种3Y/3Y型绕线转子绕组。介绍了该转子的结构和设计原则,该转子绕组的9条并联支路连接成对应两种极对数的两种3Y连接方式,且这两个3Y结构反相序连接。给出了依据该方法设计的一种5/2对极绕线转子实例,该设计方案不仅使得两种极对数下的绕组系数都较高,而且都是对称的。通过电磁场有限元仿真得出了不同绕组的感应电动势波形。仿真结果表明,采用变极法设计的3Y/3Y型绕线转子,定子绕组的感应电动势谐波含量低。该研究为无刷双馈电机绕线转子的设计提供了一种可行方案。     

新型绕线式转子结构无刷双馈电机的磁场调制机理分析

介绍了一种转子绕组绕线式结构的无刷双馈电机磁场调制原理,分析了电机定子2P和2C极绕组及其在转子绕组中产生磁动势,推导出电机稳定运行条件。对特殊笼形、磁阻式转子结构磁场调制机理也作了介绍,对不同转子结构调制原理进行了对比。