开绕组永磁同步发电机的容错控制

为实现开绕组永磁同步发电机(PMSG)在变流器故障下的容错运行,本文通过分析开绕组PMSG系统变流器存在的故障类型,建立容错故障状态下开绕组PMSG的数学模型,通过研究不同故障状态下两个变流器的电压矢量分布,给出了开绕组PMSG变流器容错运行所需的电压空间矢量分配机制,进而提出每种故障状态下的开绕组PMSG控制策略。最后通过搭建的开绕组永磁电机实验平台,验证了所提出容错运行方案的可行性。     

永磁风力发电机无位置传感器PFC整流控制

针对采用永磁同步发电机(PMSG)的小型风力发电系统中因不控整流导致的发电机电流谐波大、整流电压不可控等问题,采用一种利用单相功率因数校正(PFC)电路对PMSG每相定子绕组分别整流的方法,提出了该PFC整流系统的无位置传感器控制算法。利用PMSG和PFC主电路的数学模型,估算出发电机感应电动势;设计一种等效积分器,用于电动势观测转子磁链;用锁相环(PLL)检测发电机磁链矢量相位,为PFC电流控制提供参考。仿真和实验结果表明,采用该控制算法的PFC电路能有效地抑制发电机电流谐波,稳定整流输出电压。     

永磁直驱风力发电机输出电压控制策略

针对永磁直驱风力发电系统中机侧变换器交流侧与直流侧电压幅值之比不匹配的问题,提出一种永磁同步发电机输出交流电压的控制策略。所提控制策略是基于转子磁链定向下,来分析定子d轴电流分量i_sd与电机输出电压U_s之间的空间矢量关系,通过设定U_s的d轴最大分量为U_sdmax,来调节i_sd大小使输出电压与直流侧电压满足比例关系。并在仿真平台中搭建了永磁直驱风力发电机输出电压控制策略的仿真模型,该控制模型可以调节永磁同步发电机输出电压的幅值,使机侧变换器直流侧电压与交流侧电压满足比例关系,也验证了该控制策略的正确性和可行性。     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

开绕组无刷双馈风力发电机直接转矩控制策略研究

随着我国“碳达峰、碳中和”减排目标的提出,利用风能发电持续受到重点关注。无刷双馈发电机可实现变速恒频,具有变频器容量小、结构简单、功率因数可调、成本低、坚固耐用等优点,更适合应用于风力发电领域。针对开绕组无刷双馈风力发电机,选取直接转矩控制的策略以实现功率跟踪,同时与非开绕组无刷双馈风力发电机进行对比,结果表明具有开绕组结构的无刷双馈风力发电机直接转矩控制系统的控制效果更好。     

开绕组永磁同步电机控制策略研究

随着我国能源结构的转型,新能源汽车迎来了快速发展.电机作为新能源汽车关键的一部分,对电动汽车行业的整体发展有着重要意义.采用共直流母线双逆变器拓扑结构的开绕组永磁同步电机作为一种新的电机驱动系统,系统共模电压抑制问题与容错控制一直是国内外学者研究的重点.本文以一台三相开绕组永磁同步电机为例,采用了一种可抑制共模电压的控...     

变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机的控制技术

为改善开绕组永磁同步发电机控制系统的复杂性,本文提出一种不控整流器与可控变流器集成的新型拓扑结构及其优化控制策略。通过建立开绕组永磁同步发电机数学模型,深入分析了变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机系统的电压空间矢量分配机制。通过分析电流矢量对不控整流器交流侧电压矢量的影响,研究了两侧直流母线电压相同情况下的系统电压空间矢量调制范围,并根据最大线性调制度的要求确定了单位功率因数控制作为所研系统的最优控制策略。最后,通过搭建开绕组永磁同步发电机实验平台,验证了所提出控制策略的正确性和可行性。     

永磁同步风力发电机复合矢量控制策略研究

提出一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略。该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式,以提高系统的发电功率;在转折速度与极限速度间采用最大功率输出的弱磁控制方式,提高系统的稳定性。根据兆瓦级PMSG需采用无速度传感器的技术特点,在模型参考自适应方法基础上,提出一种基于定子电压锁相、定子电流位置定向调节的无速度传感器方法,并将其应用到所提控制策略中。最后通过实验样机验证了该方案的正确性和可行性。     

基于参数在线辨识的永磁风力发电机无位置传感器控制技术

提出一种基于无位置传感器及电机参数在线辨识的永磁同步风力发电机控制策略。通过建立永磁同步发电机的扩展反电势数学模型,推导出基于锁相环技术的转子位置自检测控制模型。为消除发电机参数时变性对转子位置观测精度的影响,建立了基于递归最小二乘法的电机参数辨识模型,对永磁风力发电机的d、q轴电感进行实时在线辨识,并将实时辨识得到的电机参数应用于发电机转子位置观测和转子磁场定向矢量控制中。建立了一套2kW的永磁风力发电机实验机组,对所提控制策略的有效性和可行性进行了实验验证。     

直驱式永磁同步风力发电机无传感器矢量控制方法研究

针对直驱式永磁同步风力发电机无传感器控制,采用基于扩展卡尔曼滤波算法（EKF）无传感器控制方法,建立了EKF模型,利用MATLAB/Simulink仿真,证明了EFK模型可以比较准确地估计出转子的转速和转子位置,说明了EFK方法的有效性。在直驱式风力发电机控制系统中,传感器的使用会引起成本和系统复杂度的增加,导致系统可靠性降低等,采用无传感器控制方法可以避免这些问题。永磁同步电动机的无传感器控制方法主要有基于电动机模型的算法、观测器基础上的算法以及其他一些非理想特性的算法。     

永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

通过对直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型控制方法,该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用,配合直流侧卸荷电路的条件下,在深度电网故障时,通过网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略与网侧增加的新型无功补偿电路结合,通过控制可关断器件的通断,实现快速平滑调节电网的无功,提高风电系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。     

PCB盘式风力发电机分布式绕组优化

本文针对小型风力发电系统的印制电路板(PCB)盘式永磁发电机,以提高发电机的输出特性为目标,基于传统PCB分布式绕组型式提出了不等宽分布式PCB绕组,并进行了优化设计.首先建立了PCB绕组盘式电机的电动势和绕组损耗等数学模型,并采用有限元法对优化前后两种绕组型式发电机的绕组电阻、绕组损耗、温升及输出特性进行了计算和对比...     

一种改进MRAS的直驱永磁风力发电机控制方法

由于速度传感器安装困难,所以在直驱式永磁风电系统中,采用无速度传感器控制是一个必然的选择。考虑到永磁直驱风力发电时的风速的实时变化和功率的不稳定性,将一种改进的模型参考自适应(MRAS)无速度传感器技术应用于发电系统,引入了小信号模型,对MRAS系统的动态性能、稳定性和算法精度进行分析。采用一种参考模型电压的修正方法,通过理想的电流模型来修正电压模型的磁通观察器。该系统能准确地估测转子位置,能适应风速不停变化和间歇性等特点,具有简单易行、动态响应快、鲁棒性强的优点。样机实验结果证明了该方案的可行性。     

基于Halbach阵列的永磁风力发电机的设计与优化

为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。     

基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析

海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势.大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计.强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点.本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用 Αnsys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布.最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考.     

An axial flux magnetically geared permanent magnet wind generator

This paper presents the design, construction, and experimental performance evaluation of an axial flux magnetically geared permanent magnet (MGPM) machine for wind power application. The optimum electromagnetic design for both magnetically coupled and decoupled configurations is described. Considering the complex structure of the axial flux MGPM machine, special attention is also paid to the mechanical design aspects. The optimized results show that a torque density in excess of 100 kNm/m³ could be achieved for the active gear part. The inherent overload protection of the MGPM machine has also been demonstrated. Furthermore, the design‐related aspects and issues are analyzed and discussed in detail in an attempt to outline problem areas in the design process. Relevant discussions are given and conclusions are drawn. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于新型滑模观测器的永磁直驱风机控制

针对永磁同步电机高速运行的无传感器控制,结合滑模观测器对电机参数变化和测量具有很强鲁棒性且响应迅速的优点,引入连续的饱和函数,设计了防高频抖动的新型滑模观测器,并详细分析了基于转子磁场定向的矢量控制策略,建立了基于新型滑模观测器的永磁直驱风力发电机的无速度传感器矢量控制模型,并进行实验验证。实验结果表明,该控制系统不仅能准确估算风机转子的角度和位置信息,实现高性能的无传感器矢量控制,而且能够实现有功、无功功率的独立调节,具有良好的动静态性能。     

直驱式永磁同步风力发电机性能研究

通过等效磁路法设计了额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机;为了深入研究额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性,采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点,并验证了所设计永磁风力发电机的可行性;在此基础上,将极孤系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真;对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响;通过合理选择极数、槽数以及极弧系数,可以减少输出电压谐波分量的影响,降低永磁材料的使用,节省成本,有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能.     

直驱永磁同步风电机组的最优功率运行控制

构建了直驱永磁同步风电机组的最优功率控制模型,包括低风速下的最大风能捕获控制模型和高风速下的桨距角控制模型.最大风能捕获控制以永磁同步发电机输出功率为反馈量,转速为控制对象,桨距角控制以转速为反馈量,桨距角为控制对象.在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相应的仿真系统,对直驱永磁同步风电机组联网运行进行了仿真分析,对所建立的数学模型和最优功率控制方法的有效性进行了验证.