机械调磁式轴向永磁同步电机调磁特性分析与试验研究

为实现永磁电机内部磁场的灵活调节,提出一种利用附加机械装置实现电机内部磁场可调的轴向永磁同步电机。深入研究该电机的工作原理及调磁机理,采用虚拟样机技术对电机进行机械动力学仿真分析,获得了弹簧形变和转子错开角度随转速变化的规律;采用有限元法对电机内部磁场、绕组磁链、感应电动势及气隙磁通密度等电磁特性进行了数值计算。仿真结果表明,利用机械调磁装置的离心作用实现两转子错开角度,可调节电机内部磁场分布,进而达到拓宽弱磁调速范围的目的。试验结果证明了理论分析与仿真计算的有效性。     

一种带自动弱磁装置的混合式转子永磁同步电机设计与研究

针对传统永磁电机内部磁场难以灵活调整的问题,提出了一种带自动调磁机械装置的混合式转子结构永磁同步电机。分别介绍了混合式转子结构电机和附加的机械自动调磁装置,并分析了电机运行原理。通过有限元仿真和机械动力学分析研究了电机在不同运行状态下,气隙磁密、空载反电势、转速-转矩关系以及机械装置的齿轮旋转角度等,验证了机械调磁装置的可行性与可靠性。结果表明该电机具有良好的磁场调节能力,为混合动力汽车驱动电机设计与恒压发电提供参考。     

漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机损耗分析

提出一种基于离心运动的新型漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell软件,对电机的调磁效果进行有限元分析,获得了电机在不同弱磁程度下的参数,并对电机损耗进行分析。结果表明,借助漏磁式机械调磁装置,能有效地调节外转子永磁同步电机的气隙磁场,弱磁效果较好;在弱磁工作状态下,电机的损耗有所降低,从而可提高电机的平均效率。     

新型磁通切换机械调磁永磁电机设计分析

结合磁通切换永磁电机与机械调磁电机的优点,研究了一类基于磁通切换原理的漏磁式机械调磁永磁电机。借助机械调磁装置来协调控制磁通切换电机内部磁场分布,利用ANSYS软件对电机的主要结构参数进行优化,并分析了调磁装置在不同位置时电机的调磁性能。结果表明,磁通切换型机械调磁永磁电机结构设计合理,机械调磁装置中的调磁块与单元转子错开角度可以实现电机弱磁扩速,证明该新型机械调磁装置具有较好的调磁性能。     

磁极旋转式新型变磁通永磁同步电机弱磁性能分析

针对永磁同步电机内部磁场难以调节的问题,提出一种磁极旋转式新型变磁通永磁同步电机。深入分析该新型变磁通电机的弱磁原理,通过虚拟样机技术对调磁装置进行动力学分析,获得弹簧形变长度和齿轮旋转角度随转速变化的规律;采用有限元分析技术对永磁体不同旋转角度的感应电动势、气隙磁通密度、绕组磁链和调磁特性等进行数值分析。仿真结果表明,通过设计合理的调磁装置,在离心力作用下,齿轮旋转角度范围为0～45°,电机具有良好的弱磁扩速性能。试制样机验证了理论分析的有效性。     

新型机械轴向变磁通永磁同步电机分析研究

为解决传统变磁通永磁电机在基速以上运行可靠性差和调磁困难的问题,提出一种附加机械调磁装置的新型轴向变磁通永磁同步电机。采用有限元法对电机运行于不同转速时的磁场分布进行分析,建立轴向变磁通永磁同步电机三维有限元仿真模型,获得了电机在不同转速下气隙磁密、绕组磁链及空载反电势、电感等电磁特性。分析结果表明:在基速以下时,机械调磁装置不动作,该电机能以大转矩运行;在基速以上时,机械装置相应动作,电机可在宽范围恒功率运行,调磁效果较好。通过制作样机和构建电机系统试验平台,验证了理论分析和设计的有效性。     

正弦极宽调制式永磁电机的磁场分析与实验

为提高传统表面式永磁电机气隙磁场的正弦程度,降低永磁电机的谐波影响,提高表面式永磁电机的效率与力能指标,提出一种正弦磁极调制式的永磁电机转子结构.转子铁心表面磁极是由若干小磁块阵列构成的,阵列中磁块的宽度、高度及磁块之间的间隔符合一种调制关系,合理设置转子永磁替的结构和位置使其产生的气隙磁场波形更加接近正弦波.通过电磁...     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及定转子制作

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行仿真计算,得出轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响。采用一体化多极磁化方法和深刻蚀成型电铸工艺分别制作了直径10mm电机的转子永磁体和硅片上的平面定子线圈。     

异步电机永磁悬浮轴承结构设计与动力学计算

为保证异步电机转子在永磁悬浮状态下仅有微摩擦特性,必须保证永磁轴承具有稳定的高势能状态。采用一个机械调心滚子轴承限定其转子轴向位移。基于气隙磁导及等效磁荷法计算出转子所受不平衡磁拉力,并给出永磁轴承定转子气隙、转子偏移、永磁轴承环数划分、气隙位置与径向刚度之间的关系,对上述参数进行优化以获得永磁轴承的最佳径向刚度,使永磁轴承能有效平衡电机转子所受的不平衡磁拉力。通过对转子涡动轨迹及临界转速进行分析,验证了异步电机永磁轴承悬浮结构可实现微摩擦悬浮。     

新型机械变漏磁永磁电机设计与电磁特性分析

提出了一种新型机械变漏磁永磁(MVLF-PM)电机,该电机采用一个附加在转子侧的机械装置,能根据速度改变永磁体磁化方向相对d轴的角度,实现漏磁通的自动调节,有效拓宽了电机的调速范围。首先分析了该电机的工作原理并构建了数学模型,运用系统动力学方法探究了弹簧形变长度、永磁体旋转角度与转速的关系;然后运用有限元方法对该电机和传统三角型永磁(D-PM)电机的弱磁调速特性及机械强度进行了对比分析;最后,通过对一台1 kW样机的弱磁性能进行测试,验证了MVLF-PM电机设计理论与有限元分析结果的有效性与准确性。     

新型磁链观测器在矢量控制系统的应用

本文介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器。磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统。通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形。仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性。     

一种弱磁扩速下的异步电机磁链观测和速度辨识

针对异步电机在高速弱磁下的运行特点,提出了一种基于弱磁下的高性能的磁链观测方法。该方法在基于转子磁链定向电流模型下,设计了一个可以补偿磁链观测误差的补偿器,解决了弱磁条件下励磁磁场变化而导致磁链观测不准的问题。在改进磁链观测的基础上,运用了易于在定点芯片上实现的转速辨识算法,估算出电机转速。最后将结合改进磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器矢量控制系统中,仿真结果表明,这种方法实现方便,能够在弱磁高速下准确的辨识磁链和转速估计,提高控制系统的动态性能。     

定子双馈电双凸极电机的高速弱磁控制

研究分析了电动车用定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在高速运行时的弱磁控制原理,充分利用了SDFDS电机具有励磁磁场可独立调节的优点,提出了相应的弱磁调速策略,使得SDFDS电机调速系统在高速运行时获得了较高的控制性能.并基于Matlab/SIMULINK和实验平台进行了仿真和实验,实现了SDFDS电机高速弱磁控制,电机转速控制性能良好,证明了所设计SDFDS电机高速弱磁控制策略的有效性.     

聚磁型无源转子横向磁通永磁电机电磁力及转子机械强度的分析

以两相聚磁型无源转子横向磁通永磁电机为研究对象,分析了电机的结构特点与运行原理,并给出了主要尺寸参数。建立了3D仿真模型,在不同负载条件下对电机的转子铁心进行了电磁力分析计算。将仿真得到的电磁力作为载荷施加于转子铁心上,借助应力场研究分析了转子铁心的应力分布规律及形变量大小,计算结果表明该电机转子的机械强度和结构刚度是满足要求的。     

基于新型磁链观测模型的矢量控制系统研究

在异步电动机数学模型的基础上,介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器.磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统.通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形.仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性.     

多相聚磁式横磁通永磁电机的自定位力矩研究

横磁通永磁电机研究日益得到广泛关注,然而其自定位力矩造成的机械震动、噪音污染不容忽视。该文在总结现有横磁通永磁电机结构特点的基础上,提出一种多相聚磁式组合定子横磁通永磁电机拓扑,并采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析和性能计算,结果证明在轴向和径向进行多相合成设计可以在提高电机输出功率的同时使部分自定位力矩相互抵消,有效抑制转矩脉动,适宜在低速、大功率、直接驱动的工业和军事领域推广应用。并基于分析结果研制了一台四相TFPM样机,实验测量和仿真结果的一致性证明了设计方法的正确性和有效性。     

一种改进的电压型转子磁链估计模型

为了实现高性能异步电机矢量控制,必需解决转子磁链的准确估计,本文介绍一种改进电压型转子磁链估计模型,它是针对传统的电压型磁链估计模型在低速时磁链估计不准确而提出的．文中详细介绍了这种改进的磁链估计模型的原理与框图。通过仿真结果与控制系统实验结果表明,这种改进电压型转子磁链估计模型能够准确辨识转子磁链,而且低速时动态性能良好。     

永磁同步电动机弱磁扩速概况

分析了适合弱磁运行的永磁同步电动机的结构特点,从本体和控制两个方面介绍了永磁同步电动机的弱磁方法,指出各种方法的优缺点.最后综述了国内外弱磁扩速研究的发展现状,重点介绍了复合转子电机和4种通过改变磁通路径弱磁的新型电机.     

基于转子磁场定向的异步电动机弱磁方法研究

对基于转子磁场定向的异步电动机的弱磁控制方法进行了研究.针对提升电机在弱磁区域的动态特性,在传统的1/ω,弱磁控制方法的基础上,通过将转矩电流分量的跟踪变化作为补偿项,迭加到励磁电流指令中,从而提高电流的跟踪能力和电机的转矩输出特性.首先构建了系统的仿真模型,验证了该方法的有效性,然后在全数字异步电动机驱动系统上实现了算法.仿真和实验结果均表明,该方法可有效提高电机的动态响应特性.     

Short Circuit Current Calculation Method of Doubly-Fed Induction Generator with Crowbar Protection Based on Flux Transient Characteristics

With the wide application of doubly-fed induction generator (DFIG), accurate calculation and analysis of the short circuit currents of DFIG with crowbar protection has become very important key to realizing the low voltage ride through (LVRT) capability of DFIG and establishing the corresponding grid protection scheme. In view of this, a method to calculate the short circuit currents of DFIG with crowbar protection when different types of fault occur in the grid is proposed in this paper. First, the DFIG stator and rotor 2nd-order differential equations in the cases of grid symmetrical fault and asymmetrical fault are established respectively. And the short circuit current calculation model when crowbar resistance remains unchanged in the fault duration is obtained. On this basis, the short circuit current calculation model when crowbar resistance varies in the fault duration is derived. And then, the influence of crowbar resistance and DFIG rotor speed on the short circuit current calculation model is analyzed, including the variation pattern of flux eigenvalues with the crowbar resistance, and the variation feature of flux amplitude and phase angle with the rotor speed. Besides, the transient variation characteristics of different flux components are studied. Finally, time-domain simulation tests verify that the proposed calculation method is correct and applicable to different types of crowbar circuits in the market. Besides, the influence of crowbar resistance and DFIG rotor speed on the stator short circuit current peak, peak time and current frequency in different fault cases is revealed.