基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

并列式混合励磁磁通切换型电机及其电流矢量控制策略研究

为解决永磁磁通切换式电机磁场调节困难的问题,研究了一种新型并列式混合励磁磁通切换型(parallel hybridexcited flux-switching,PHEFS)电机,该电机继承了永磁磁通切换电机功率密度高、反电势正弦等优势,且具有较强的对称调磁能力。结合磁路仿真对该电机电感特性和弱磁性能进行了理论分析,建立了PHEFS电机的数学模型,提出了id 0最大转矩铜耗比电流矢量控制策略,通过对励磁电流和电枢电流的合理分配,在保证静态特性的同时,达到最大转矩铜耗比,以提高电机的运行效率。原理样机的实验结果证明了该电机良好的调磁性能及所提算法的合理性与有效性。     

混合励磁分块转子磁通切换电机电磁特性分析

为了提高电励磁转子分块式磁通切换电机转矩密度和功率密度,提出一种混合励磁分块转子磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入径向充磁的永磁体,提高了电机的转矩密度和功率密度。介绍了电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计。通过有限元仿真得出静态永磁磁场分布、永磁磁链、反电势和定位力矩。与典型混合励磁磁通切换电机的调磁磁性能进行对比研究。有限元仿真结果表明:混合励磁分块转子磁通切换电机具有高转矩密度、高功率密度、强容错能力、强调磁能力,适合用于启动发电系统。     

单相并联混合励磁磁通切换型磁阻电机建模与分析

磁通切换型磁阻电机可采用不同的励磁形式,其中电励磁式与混合励磁式的励磁磁动势是可调节的,在单相电励磁结构基础上分析设计了相同定转子极数比的并联混合励磁的磁通切换型磁阻电机。提出一种借助于变跨距电励磁磁通切换型磁阻电机的有限元仿真结果,以建立混合励磁结构的简化磁路模型的方法,通过该模型可获得描述电机动态特性的非线性等效励磁电流、电感等参数。制作了具有可比性的电励磁、混合励磁结构样机各一台,并进行了实验测试,模型计算值与实验值吻合度较高,验证了理论分析、建模方法的正确性。     

不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究（英文）

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。     

新型轴向磁通SRM转矩脉动抑制的研究

针对传统永磁电机高温下易发生不可逆退磁、磁通无法调节等固有缺陷，设计出一种带有中央绕组辅助励磁的新型轴向磁通开关磁阻电机。基于该电机电感、转矩特性曲线引入一种简单的导通角控制算法，并且结合该电机本身特有中央绕组结构，提出一种动态导通角联合中央绕组的控制策略，电机低速运行时电枢电流能够准确跟踪期望转矩的同时，避免峰值过大；较高速运行时迅速退磁，避免较大的电枢电流进入负转矩区域，实现电机转矩输出特性更为平稳。仿真与实验结果表明，该控制策略能够使电机在宽转速范围内转矩脉动得到有效抑制。     

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机（flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM）是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。     

弱磁型混合励磁磁通切换电机的结构与原理分析

针对永磁磁通切换电机的调磁难问题,提出一种H型混合励磁磁通切换电机。励磁绕组位于H型定子铁心单元的中间轭部,继承了永磁磁通切换电机的优点。介绍了电机的结构与工作原理,特别地对比讨论了磁路饱和时的调磁现象。从励磁磁通路径出发,分析了不同转子极数对电机弱磁能力的影响。有限元分析结果表明:该电机不仅继承了永磁磁通切换电机的优点,而且具有较强的弱磁能力,能够获得较高的定子磁链,无需额外铜耗就可获得最大的输出功率。     

容错型永磁磁通切换电机单相及多相短路情况下转矩冲量平衡控制策略

容错型磁通切换电机(faulttolerantfluxswitching permanentmagnetmotor,FTFSPM)具有容错能力强和转矩密度高的特点,适用于高可靠性场合。绕组短路故障是电机常见的故障之一,该文为了实现在动态过程中转速只经过一次调节即可达到收敛,提出一种绕组短路故障下的转矩冲量平衡控制算法。为了实现这一算法,首先针对正常相电流的缺失采用磁链补偿法,针对短路电流的扰动转矩进行前馈补偿,从而提高电机不同短路故障下运行的稳定性;推导不同短路故障下转矩冲量平衡控制方程,分析空间电压的缺失及短路电流脉动转矩对改变电磁转矩能力的影响,建立实现转矩冲量平衡控制动态调节时间的一般规律;通过仿真和实验实现电机在绕组短路故障下转矩冲量平衡控制,并对不同短路故障下动态响应进行比较,验证了所提算法的正确性与有效性。     

永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制 优化切换控制策略

永磁磁通切换(FSPM)电机的转矩冲量平衡控制具有不受PI参数影响,能使电机达到最优动态性能的优点,适合应用在电机负载突变的动态调节过程中。然而,转矩冲量平衡控制与直接转矩控制(DTC)之间的常规切换模式导致电机的转速和转矩仍然需要DTC的重新调节才能收敛。该文提出两种优化切换控制策略,能够实现控制算法切换瞬间DTC中转速调节器或电压空间矢量选择表的输入修正,从而实现控制系统的快速收敛,减小二次调节时间。仿真结果和实验波形均验证了两种切换控制策略对转矩冲量平衡控制动态性能优化的正确性和有效性。     

一种PWM整流器直接功率控制方法

PWM整流器的直接功率控制方法因具有简单实用、抗干扰能力强、良好的动态性能、可以实现有功无功的解耦控制的特性而被广泛应用。基于传统的V-DPC(voltage direct power control)和VF-DPC(virtual flux direct power control)控制方案，提出了一种新的控制方案。新控制方案减轻了电网电压不理想条件下(电网电压畸变或不平衡)产生的影响。PWM调制器应用保证了恒定的开关频率。增加电网电压传感器使得利用低分辨率ADC转换器实现控制策略成为可能。通过引入电网电压的不平衡补偿模块和重构模块，改善了系统在电网电压不平衡或畸变条件下的性能。实验结果证实了这种方法的有效性。     

基于自适应观测器的双馈风力发电机控制

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高的问题,提出了一种基于自适应观测器的速度辨识方案。应用Lyapunov稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律;利用极点配置得到观测器的增益。以速度估计自适应机构和矢量控制方案设计了无速度传感器双馈风力发电机矢量控制系统。仿真结果表明,自适应观测器无速度传感器控制能够准确获取双馈电机转速与角度信息,响应速度快,具有很好的稳态与动态性能,良好的鲁棒性,并基于此实现了最大功率跟踪控制。     

双馈风力发电机的无速度传感器控制

变速恒频风电系统中,速度传感器的使用降低了双馈发电系统的可靠性。提出一种基于自适应降阶观测器的速度辨识方案。采用李亚普诺夫稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律,对双馈电机转速进行在线辨识;利用极点配置得到观测器的增益。以自适应降阶观测器和矢量控制方案设计了无速度传感器双馈风力发电机矢量控制系统。仿真结果表明自适应降阶观测器具有良好的动、静态性能;能够准确获取双馈电机转速与角度信息,响应速度快。     

无交流电压传感器的PWM整流器的直接功率控制

直接功率控制(DPC)动态响应比电压定向控制(VOC)要快,提出了一种无交流电压传感器的三相电压型PWM整流器基于虚拟电网磁链的直接功率控制策略.由于通过估计虚拟磁链来计算功率,因此可省略网侧电压传感器,该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环节.仿真结果表明,系统可达到单位功率因数,电流畸变小,具有良好的动静态性能,方案切实可行.     

几种双馈电机交流励磁控制策略的对比分析

双馈电机变速恒频发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位及相序来实现变速恒频控制的。目前,研究最多的控制方式是转子励磁电流矢量控制。比较了三种常用的双馈发电机励磁控制策略:矢量控制、直接转矩控制和直接功率控制,分别对其控制原理和优缺点进行了详细分析,为双馈发电机励磁控制系统的设计奠定了理论基础。     

开绕组无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪直接转矩模糊控制研究

基于风力发电机最大功率点跟踪原理,结合无刷双馈电机无电刷和集电环的特殊结构及采用双定子磁场调制使得所需变流器容量更小的特点,提出了一种由双两电平变流器拓扑构造三电平馈电的开绕组策略,阐述了无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪、开绕组策略及直接转矩控制、模糊控制等各部分工作原理,进而利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了无刷双馈风力发电机控制绕组采用双两电平SVPWM变流器馈电实现最大功率点跟踪的开绕组直接转矩模糊控制模型,并进行了详细的性能仿真,最后,通过无刷双馈电机半实物仿真实验平台,证实了所提开绕组策略的正确性和可行性,为进一步研发半实物仿真实验平台及相关控制策略提供了良好的参考与借鉴。     

基于遗传算法的直流电机风力发电系统最优励磁控制技术

针对风力发电系统发电机转速波动较频繁,难于同时对电压和频率的稳定性实施控制等特点,结合直流发电机的工作特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统控制技术。采用基于遗传算法的最优励磁控制技术对发电机的励磁实施控制,使发电机获得了稳定的输出电压。从理论上分析了直流风力发电系统的可行性及其特点,重点分析和研究了基于遗传算法的直流风力发电机组最优励磁控制技术在稳定输出电压方面的性能,运用Matlab对该系统进行了仿真,并用直流电动机作原动机,通过调节电动机的转速模拟风速变化引起的风力机转速变化。在电力系统动态模拟试验室中进行了大量实验,通过比较和分析获取的数据和仿真结果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

基于变桨距和转矩动态控制的 直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制

风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。     

LCL-APF恒频直接功率控制的研究

针对LCL输出滤波器三阶系统稳定控制比较复杂,提出了一种新型有源电力滤波器(APF)的控制方法,采用基于PI控制和支持向量机(SVM)技术的恒频直接功率控制(SF-DPC)方法。相对于常规的直接功率控制,该方法可保持开关频率固定,有利于LCL滤波器的设计。同时,为增强控制系统的稳定性,加入了一个有源功率阻尼环节。仿真结果证明,采用该控制策略的APF具有良好的谐波抑制能力和动态性能。     

热声发电系统蓄电池负载的最大功率控制策略

热声发电系统具有热转换效率高、运行可靠、污染少等优点。若将直线发电机发出的电能直接存储到蓄电池中,只有高于其端电压时才会工作,转换效率较低。为了使蓄电池负载获得最大功率,从而提高热声发电系统的运行效率,本文采用buck-boost变换电路对发电机输出的电压进行变换。通过对其动态方程的分析,得出了断流模式下蓄电池负载的最大功率控制策略。仿真结果表明,与直接充电方式相比,所采用的控制策略使蓄电池负载获得的功率提高了一倍以上。