1．5MW无刷双馈双定子异步发电机设计

阐述了无刷异步发电机的工作原理,在此基础上分析了1．5Mw无刷双馈双定子异步发电机的电磁设计方案和电机结构设计,并通过实验验证了这种电机的优越性能。     

双定子直驱无刷双馈风力发电机设计原则与反电势分析

无刷双馈电机具有固有极数高、无刷可靠、变流器功率小的优点,而且可实现变速恒频发电,特别适合大型直驱风力发电系统。针对直驱风力发电机的大径长比,转子内腔空间不能被充分利用,导致电机功率密度低的问题,本文提出了一种具有双定子结构的无刷双馈风力发电机。首先设计了一台3 MW,25 r/min的单定子无刷双馈发电机,并在此电机的转子内腔中增加了一个定子,形成双定子的电机结构。通过改变槽数、绕组匝数、槽宽等进行了多方案对比,最终确定电机的相关参数,并利用有限元法,分析了电机的空载反电势波形。结果表明,所设计的双定子直驱无刷双馈风力发电机具有良好的空载特性。     

新型双定子混合励磁风力发电机三维有限元分析及实验研究

提出一种新型双定子混合励磁风力发电机,分析电机的结构特点及工作原理,计算电机的空载磁场分布、静态特性及空载特性,并对样机进行实验研究。基于三维有限元方法,采用ANSYS软件计算了电机的空载磁场分布,得到了空载内外定子电枢绕组磁链、内外定子电动势及合成电动势;根据磁链法分别计算了电枢绕组和励磁绕组电感等参数;分析了电机额定转速400 r/min时的空载特性。理论分析与实验结果表明：采用双定子的电机结构可使电机空载相电动势比相同条件下的单定子电机增加约23%;通过调节励磁电流,发电机相电动势在90~110 V之间变化。由圆套筒型整体永磁体组成的串联磁路并设置2个定子的新型电机结构可有效地提高低速电机的发电能力;双定子混合励磁风力发电机具有较好的调磁性能。     

基于新的T型稳态模型的独立无刷双馈发电机性能分析

无刷双馈发电机是一种新型的双定子绕组感应发电机,它的两套绕组(功率绕组和控制绕组)都被固定在定子上。本文提出了一种新的T型稳态模型。相对于常规Π型稳态模型和简化的内核稳态模型,这种新的T型稳态模型更适合于独立无刷双馈发电机的性能分析。基于所提出的T型稳态模型,对无刷双馈发电机的功率流和控制绕组电流特性进行了理论分析,并且通过实验验证了分析结果的正确性。该分析结果表明独立无刷双馈发电机在超同步速运行时有更优的性能,并且为进一步提高无刷双馈发电机独立发电系统的动态性能奠定了基础。     

无刷双馈磁阻电机的等效电路与稳态特性分析

无刷双馈电机的定子具有极数和供电频率皆不相同的功率绕组和控制绕组,难以采用传统感应电机的等效电路进行稳态特性分析。根据两套定子绕组的电磁耦合关系特点,提出一种基于频率归算而无需进行极数归算的无刷双馈磁阻电机的等效电路。该等效电路与传统感应电机等效电路具有相似的形式,可用于无刷双馈电机稳态特性分析。文中介绍了采用该等效电路对一台5kW轴向叠片磁阻转子无刷双馈电机的稳态特性分析。仿真结果与实验结果相吻合,从而证明了所提出的磁阻转子无刷双馈等效电路的正确性和实用性。     

双定子混合励磁同步发电机电磁设计分析及实验研究

针对风力发电用永磁同步电机具有转速随机性较强导致端电压不稳定的特点,设计了一种双定子混合励磁同步发电机,并给出其电磁设计方法.利用三维有限元方法分析励磁电流变化时的电机空载磁场分布,并计算绕组磁链、感应电动势及电感等参数.研制了一台8极27槽样机,测试了发电机内外定子相电动势波形及空载特性.实验结果验证了理论分析的正确...     

定子绕组匝间短路对无刷双馈电机电磁特性的影响

针对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路的暂态电磁特性,采用多回路模型和有限元模型相结合的方法,建立了用于分析定子绕组短路故障的无刷双馈发电机场路耦合模型,充分考虑齿槽效应,铁磁材料饱和以及涡流效应等因素的影响.对发电机匝间故障前后暂态和稳态下的电磁转矩特征进行了频谱分析,在此基础上研究了不同频率电磁转矩分量随故障匝数及故障...     

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。     

一种径向叠片磁障式转子双馈无刷电机的设计与性能分析

设计并试制了一台150kW/900r/min径向叠片磁障式转子双馈无刷电机。利用有限元法对原型电机的磁场分布、空载特性、负载时定子绕组感应电动势和电磁转矩特性等进行了分析计算,并对实验样机作为发电机运行时的几种运行模式进行了实验测试,结果显示制造的原型电机达到了设计的性能指标,在额定运行时电机本体的效率可达95%以上。     

双定子永磁电机内外定子绕组相轴相对位置确定方法

确定内外定子绕组相轴相对位置是双定子永磁电机设计安装过程中必须解决的问题.本文推导了永磁电机定子绕组相轴位置与电机设计参数关系的解析表达式,并分别以整数槽、分数槽绕组电机为例,将解析表达式求解结果与槽导体电势星形图分析结果进行对比;采用有限元方法分别计算了内外定子均为分数槽和内定子为整数槽外定子为分数槽两种情况下的双定子永磁电机电磁特性;最后测试了内外定子均为分数槽样机绕组的相电动势波形.研究结果表明:解析表达式分析结果与槽导体电势星形图分析结果完全一致,有限元分析结果与实验结果吻合很好,验证了理论分析的正确性.本文所得解析表达式能准确计算永磁电机定子绕组相轴位置,适用于三相60°相带分数槽双层分布式、集中式绕组电机及整数槽绕组电机.     

环形绕组无刷直流电机负载换向的解析模型

环形绕组无刷直流(CWBLDC)电机是一种具有梯形波反电动势的多相永磁电机,相应的换向驱动电路可实现相电流的换向。由于该电机采用梯形波反电动势,铁心材料的利用更加充分,能获得高于永磁同步电机(PMSM)的转矩密度;另一方面,采用极、槽数优化设计的分数槽绕组,能够有效抑制电机的转矩脉动,使其接近永磁同步电机的水平。良好的换向性能是该电机得以应用的前提,本文提出一种负载换向方法,其利用负载本身的电压即电机反电动势来改变相电流的方向,能够实现功率开关的零电流关断。以一台2极12槽环形绕组无刷直流电机为对象,详细分析了负载换向的过程,建立了换向过程的解析模型,讨论了换向提前角的确定方法。采用场路耦合仿真分析了该电机的换向过程,验证了解析模型的准确性,最后由原理样机试验验证了负载换向原理的可行性。     

双馈电机数学模型及运行性能比对分析

从有刷双馈电机的原理出发,分析了级联式、鼠笼式和磁阻式无刷双馈电机的原理,从电机的结构、数学模型、运行性能角度指出了它们之间的内在联系。当不考虑级联式、鼠笼式无刷双馈电机的转子绕组电阻时,这些电机在不同坐标系下的磁链方程与电压方程结构形式完全相同。级联式、鼠笼式、磁阻式无刷双馈电机虽然实现了无刷,但存在其它的不足,耗材量增加,结构相对复杂,能量间接传递,不同旋转频率的磁场叠加。     

无刷双馈电机的稳态转矩-角特性

简述了从无刷双馈电机的电机变量的方程推导无刷双馈电机的双轴数学模型,在双轴模型的基础上,仿真研究了稳态运行时ｄ－ｑ模型下功率绕组与控制绕组间电压相角差与电机电磁转矩的关系,揭示了无刷双馈电机稳态运行时具有同步电机特性,并为该电机运行状态的控制提供了依据。     

无刷双馈电机的发展及其结构原理应用综述

介绍了无刷双馈电机的发展进程及国内高校目前对无刷双馈电机研究的现状,剖析了无刷双馈电机的原理及其结构,对不同结构的定转子优、缺点进行了总结并阐述了无刷双馈电机的应用情况,指出了无刷双馈电机需要在定子绕组、转子绕组的设计上进一步优化,减少转子产生的谐波对电机运行的影响,使其运行过程更加节能稳定。     

基于双同步坐标的无刷双馈风力发电系统的最大风能追踪控制

建立了包含风力机、齿轮变速箱和无刷双馈电机的无刷双馈风力发电系统整体模型。从转子在参考坐标下的d-q模型出发，研究了基于双同步坐标的无刷双馈电机的数学模型。根据无刷双馈电机的特性，采用磁链定向的矢量变换控制技术设计了一种新型功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁，进而实现变速恒频发电机的有功、无功解耦控制，并最终实现了捕获最大风能的高效性和有效性。     

级联式无刷双馈电机基本原理探讨

作为无刷双馈电机的原型,级联式无刷双馈电机对无刷双馈电机的研究具有基础性的指导意义。从交流电机的基本理论出发,详细阐述了级联式无刷双馈电机的基本原理,指出级联式无刷双馈电机与双馈电机是两种截然不同的电机。     

一种混合电动汽车用无刷直流电机转子位置检测方法

提出了一种检测混合电动汽车用无刷直流电机转子位置的新方法,该方法通过检测电机的三相平均线电压获得转子位置信号,与传统的反电势过零检测法相比,提出的方法无需构建电机中性点,无需复杂的延迟电路,电路结构简单,成本低廉。理论分析和实验结果表明提出的方法在较宽的工作范围内对混合电动汽车用无刷直流电机具有良好的控制性能。     

级联式无刷双馈电机基本原理探讨

作为无刷双馈电机的原型，级联式无刷双馈电机对无刷双馈电机的研究具有基础性的指导意义。从交流电机的基本理论出发，详细阐述了级联式无刷双馈电机的基本原理，指出级联式无刷双馈电机与双馈电机是两种截然不同的电机。