双凸极电机励磁回路控制模式的研究

电励磁双凸极起动/发电机在恒转矩起动阶段为使输出转矩最大,通常将恒定电压直接加在励磁绕组上,使励磁电流工作在最大饱和值,并认为维持不变。但在实际过程中由于励磁磁场与相绕组磁场的耦合,导致励磁电流受相电流、转速影响而被削弱,引起输出转矩的降低。该文通过理论与仿真分析了起动过程恒励磁电压控制模式下励磁电流的变化规律,并通过实验验证了起动过程相电流、转速对励磁电流的影响,在此基础上对电励磁双凸极电机恒转矩起动阶段提出励磁电流控制的方法,仿真与实验结果均表明电励磁双凸极起动/发电机励磁回路在恒转矩起动阶段必须在恒励磁流控制模式下以保证输出转矩恒定。     

交流励磁混合励磁电机的调磁稳压控制策略研究

交流励磁混合励磁同步发电机(hybridexcitation synchronous generator,HESG)的励磁绕组和转子分别采用交流励磁和交替极结构,实现了永磁磁通和电励磁磁通并联,降低了由电励磁磁通导致的永磁体不可逆退磁风险。由于混合励磁电机引入励磁绕组,其控制系统具有强耦合、多维度、多变量等特点,控制难度较大。该文研究交流励磁HESG负载和转速变化时稳压控制策略,首先建立电机数学模型,其次推导基于励磁绕组磁场定向控制时输出电压与励磁绕组电流的关系,分析交流励磁HESG不同运行状态下的稳压原理,并据此提出稳压控制策略。最后搭建发电实验平台,验证数学模型的准确性和控制策略的有效性。     

电励磁双凸极电机转矩脉动抑制的控制策略

造成电励磁双凸极电机转矩脉动的原因有很多,通过适当的控制策略可以优化某些因素从而改善转矩脉动。从控制策略方面总结了近年来优化转矩脉动的研究成果,介绍了几种有效的控制方法,大体思路可以从改善绕组相电流(包括稳定相电流、消去谐波电流、电流矢量分解等)、优化开关角度弥补换相电流缺陷以及优化输出转矩控制等方面来减小转矩脉动。     

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略,必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构,存在明显的边缘效应和高度的局部饱和现象,其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置角的非线性函数,难以采用常规方法建立精确控制模型。在深入分析电机电磁特性的基础上,通过有限元仿真分别建立磁链与转矩关于电流与转子位置角关系的数据表。采用Simulink三维查表法,分别对DSEM磁链函数和转矩函数进行建模,并与电压方程一起构成DSEM仿真模型。针对模型各个环节进行了分析验证,以励磁绕组滞环斩波空载反电动势及电枢电流采用不对称控制策略为例,将仿真结果与有限元仿真及试验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及建模方法的可行性。     

变速永磁同步发电系统功率分析

针对内燃机车永磁同步发电系统电机运行效率和功率因数较低的问题,应用最大转矩电流比(MTPA)控制策略来控制牵引变流器,并分析电压极限椭圆限制下的MTPA控制,与单位功率因数控制和id=0控制策略下的功角、功率因数和效率进行对比。仿真对比分析表明:id=0控制调速范围较窄,单位功率因数控制高转速下运行不稳定,MTPA控制可以在全速范围内稳定运行,并且提高了永磁同步发电机的功率因数和效率,增加了系统的稳定性。     

永磁同步电机电流控制策略比较分析

在电机控制中根据场合要求会采用不同的电流控制策略。对永磁同步电机的4种主要电流控制策略进行了分析并总结了各自的特点。主要针对最大转矩电流比(MTPA)控制、零直轴电流(i_d=0)控制、单位功率因数(cosφ=1)控制以及恒磁链控制方法,在转矩确定的情况下,对交直轴电流、定子电流及功率因数进行比较分析。按照不同控制方式在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。4种不同控制方法的仿真试验表明:定子电流幅值从高至低依次为cosφ=1控制、恒磁链控制、i_d=0控制和MTPA控制;功率因数从高至低依次为cosφ=1控制、恒磁链控制、MTPA控制和i_d=0控制。最后对比分析了凸极系数不同时4种控制方法的电流和功率因数变化。     

基于磁链观测的IPMSM MTPA控制系统研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的凸极特性,提出一种基于磁链观测的无位置传感器IPMSM最优转矩电流比(MTPA)控制策略,以提高负载转矩时变系统的能效比.根据IPMSM电压方程,分析转子磁链观测器检测转子位置的方法,在传统转子磁链观测器中加入前馈补偿,利用反正切法计算转子位置;分析定子电流与转矩角以及电磁转矩与转...     

电励磁双凸极风力发电机系统MPPT控制策略的对比

本文在分析电励磁双凸极风力发电机工作原理及其控制策略的基础上,针对定桨距风力机,运用叶尖速比法和功率信号反馈法,通过控制发电机励磁电流控制发电机的电磁转矩,调节机组转速,实现最大风能跟踪(MPPT)控制。为研究两种MPPT控制策略的效果,以阶跃风和随机风为例,对两种MPPT控制策略进行了仿真和实验研究,验证了控制策略的可行性与有效性。对两种控制策略进行了对比分析,比较得出功率信号反馈法优于叶尖速比法。     

永磁同步电机效率改善策略比较研究

基于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)平台,针对最小损耗模型和最大转矩电流比两种效率改善策略进行了比较研究。前者通过计算PMSM的铜损和铁损,建立了最小损耗模型,求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。后者利用Lagrange乘子法推导出了最大转矩电流比(MTPA)时输出转矩与最小定子电流之间的关系式,利用曲线拟合的方法求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。仿真实验表明,两种控制策略都能够在保持良好性能的基础上提升运行效率,且最大转矩电流比方法要优于最小损耗模型法。     

凸极式无刷直流电机全速段复合矢量控制策略

针对非理想正弦型气隙磁密的凸极式(IPM-Type)永磁无刷直流电机(BLDCM),在传统方波电流控制下难以实现全速度范围的最大转矩比(MTPA)控制及换相转矩脉动抑制,提出一种基于机电能量转换理论和转子同步运动相结合,并考虑复杂参数项的复合矢量控制策略,可以直接提取并控制电机定子电流的转矩分量来同时实现这2个控制目标。首先,在不同转速区间选择近似或实际MTPA模式控制电机。其次,考虑到实际运行过程中电机参数容易随着复杂工况而变化,采用简化的可变参数等效辨识及最优分配方案完成矢量控制。所提策略不仅可以使电机在任意速度区间匹配到最优电流参考点,而且提高了闭环动态响应。实验结果验证了方案的有效性和可行性。     

凸极同步电动机直接转矩控制的研究

在分析凸极同步电动机数学模型的基础上,详细推导并分析电磁转矩与转矩角之间的关系,理论证明凸极同步电动机直接转矩控制系统的可行性。提出励磁电流控制思想,加快系统的动态响应,补偿阻尼绕组对电动机动态性能的影响。基于Matlab7．0．1软件建立凸极同步电动机直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果证明该控制思想的有效性和良好的动态性能。     

励磁系统动态增益对凸极发电机暂态稳定的影响

由于励磁系统动态增益对凸极发电机动态稳定性有显著影响,为改善电力系统阻尼,多需要调整该动态增益,进而配置电力系统稳定器。但在动态增益对发电机暂态稳定的影响方面,存在某些模糊认识,妨碍了相关工作的开展。文中首先分析了发电机暂态稳定与同步转矩的关系,将研究励磁控制系统动态增益对暂态稳定的影响转化为研究对同步转矩的影响,以便于数学推导。然后,对励磁控制系统动态增益影响凸极发电机同步转矩的机理进行了推导和算例计算,继之以单机系统、两机系统和实际系统仿真。计算和仿真结果表明,励磁系统动态增益在正常范围内变化时,对凸极发电机暂态稳定的影响很小,可以忽略。当为了改善电力系统阻尼而在正常范围内调整励磁控制系统动态增益时,不会对凸极发电机暂态稳定带来明显影响。     

国产首台大型变频调速异步发电机的优越性

为保证发电机组始终处于最佳工况下运行,从而能够最大限度地提高工作效率和电力系统的稳定性,只要采用隐极式（圆筒形）转子交流励磁的异步发电机来取代凸极式转子直流励磁的同步发电机,并通过调节转子三相交流励磁电流的频率、幅值和相位来改变运行转速,就可以达到目的。如果采用现代化的矢量控制,还可以在调节有功和无功功率的同时,使发电机的控制达到快速响应,满足电网运行安全可靠性方面的要求。这种新型变速发电机既可以用于抽水蓄能发电站,也可以用在风力发电站。最近开发并已成功投入运行的这种机组填补了国内空白,强化了国内外市场帝争实力．     

New block diagrams using vector signals for ac machine

This paper presents new block diagrams for induction and salient‐pole synchronous machines. The proposed block diagrams succeed in realizing simple and clear configurations with physically meaningful signals, which are helpful for understanding machine electromagnetic mechanism and useful for designing controllers for them. Vector signals are utilized as transfer signals between blocks instead of conventional scalar signals. Three configurations for induction motor, two for salient‐pole synchronous motor, one for induction generator, and one for salient‐pole synchronous generator are shown. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(3): 57–67, 2000     

电励磁双凸极发电机偏心特性研究

针对电励磁双凸极发电机静态偏心故障,首先对于发电机的气隙长度进行了等效解析建模,并对静偏心程度与磁链、电磁转矩以及气隙磁密等重要特性的关系进行了理论推导。然后,通过Ansys有限元建立12/8三相电励磁双凸极发电机的2D有限元模型,并对电磁信号理论分析结果进行验证。最后,利用Workbench中耦合电磁、模态与谐响应分析模块对发电机的径向振动信号进行有限元仿真。研究结果表明,仿真结果与理论分析结果基本吻合,证明静偏心故障中偏心率对于电励磁双凸极发电机性能具有一定的影响,为后续其静偏心故障诊断提供理论基础。     

风力发电机电机空载试验方法及技术要求的分析与研究

提出了风力发电机中感应发电机、双馈发电机、电励磁同步发电机空载特性和空载损耗试验方法和永磁同步发电机空载试验的技术要求。并总结了一些试验设备的技术指标。     

机械化数学—吴消元法在电力系统中的应用初探

本文在简要介绍了机械化数学－吴消元法基本内容的基础上,通过四个具体的算例－计及磁路饱和的同步发电机稳态运行的内部变量,同眯发电机ｄ轴等值电路参数示取,计及饱和凸极同步发电机同步自励磁现象研究了潮流多解计算,来探索吴消元法在电力系统中的应用。     

含STATCOM装置的凸极式发电机励磁稳定控制设计

针对单机无穷大系统,采用凸极式发电机(xd′≠xq)模型,建立了包含静态同步补偿器(STATCOM)的系统方程,并利用微分几何线性化方法,实现了凸极式发电机励磁与STATCOM的协调控制,克服了以往的STATCOM模型需要假设STATCOM输出电压矢量在d轴的强约束条件。该设计方法进一步推广了微分几何线性化理论和控制器的应用范围,并提高了STATCOM与励磁协调控制的实用性。仿真结果表明文中所提出的模型和协调控制方法的合理性和有效性。     

单相10kVA双电压有刷自励同步发电机的研制

简要介绍了小型移动电源用IOkVA单相有刷同步发电机优化设计,提出了一种凸极式单相同步发电机磁极形状的分段渐变设计以及双电压发电机在低电压输出时,每一路均具有良好电压调整率的取样绕组安置方法.给出了自励系统的正确设计方法.