无刷双馈风力发电机模型降阶

无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组间复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,实现模型降阶是必要的.研究了无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,建立了无刷双馈风力发电机的三时间尺度奇异摄动模型,为无刷双馈风力发电机的模型降阶奠定了基础.     

无刷双馈风力发电机模型降阶第Ⅰ部分:无刷双馈风力发电机的多时间尺度模型

无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组间复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,实现模型降阶是必要的.研究了无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,建立了无刷双馈风力发电机的三时间尺度奇异摄动模型,为无刷双馈风力发电机的模型降阶奠定了基础.     

笼型无刷双馈风力发电机有限元分析与仿真

在变速恒频风力发电系统的研究中,无刷双馈电机是一种新型变频调速感应电机,在风力发电方面具有广阔的应用前景。在分析笼型无刷双馈电机工作原理和电磁关系基础上,采用交叉短距式定子绕组抑制高次谐波,运用有限元分析方法详细阐述其电磁设计方法。建立双旋转坐标系无刷双馈电机的数学模型,并对其在各种工况下的性能进行仿真研究。结果表明无刷双馈电机具有良好的动、静态运行特性,证明了无刷双馈电机设计与仿真模型的正确性和可行性,为深入研究无刷双馈风力发电系统奠定了理论基础。     

级联无刷双馈电机定子磁场定向的直接反馈控制

针对级联无刷双馈电机, 提出了一种采用控制电机定子磁场定向的直接反馈控制方法. 首先推导出级联无刷双馈电机在控制电机定子磁场定向坐标系下的磁链方程和转矩方程. 然后将功率电机对控制电机的影响视为扰动, 在分析磁链方程和转矩方程的基础上得出磁链和转矩分别可由控制电机定子电流的直轴分量和交轴分量进行控制的结论. 该方法回避了求解复杂非线性方程的困难, 控制算法简单, 对电机参数的依赖性小. 仿真实验结果证 明了该方法的有效性.     

变速恒频无刷双馈风力发电机及其控制

通过对无刷双馈风力发电机工作原理和运行特性的分析,建立了无刷双馈发电机摹于转子机械坐标系的数学模型,将变结构控制应用到无刷双馈发电机有功功率与无功功率的解耦控制中,分析了其电磁关系和能量平衡关系.使用Matlab/Simulink软件对系统及其控制策略进行了仿真分析.仿真结果表明:变结构控制能够成功地实现风力发电中无刷双馈发电机有功与无功功率的解耦控制,在实现风能的最大功率捕获的同时,可以提供电网需要的无功功率,满足电力系统的需要.     

无刷双馈电机的转差型矢量控制

针对无刷双馈电机,提出一种转差型矢量控制策略.首先,在任意旋转mt坐标系下,推导无刷双馈电机的状态空间模型;然后,给出转差型矢量控制系统设计方法,根据控制电机转子磁链给定值和转矩给定计算控制电机电流分量和转差给定,通过调节控制电机定子电流励磁分量、转矩分量对转子磁链和转矩进行控制.仿真结果显示,所提出控制策略对指令的跟踪性能和对负载的调节能力优异,对参数偏差具有鲁棒性.     

无刷双馈电机的PID神经网络控制

无刷双馈电机(BDFM)兼有笼型、绕线型感应电机和电励磁同步电机的共同优点,在电气传动和风力发电中具有很好的应用前景.由于无刷双馈电机两套绕组形成的复杂空间耦合关系,使得基于模型的控制方法异常复杂,为此设计了一种PID神经网络(PIDNN)的无刷双馈电机的控制方法,经过训练的PID神经网络控制器能够实现准确的转速跟踪,且有较好的动态特性,仿真结果验证了这种控制方法的有效性.     

无刷双馈风力发电机模型降阶 第Ⅱ部分: 模型降阶的合理性分析

无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维数系统, 其稳定性分析与控制是非常复杂的. 在实际问题分析中, 具有快变特征的的动态常被略去. 然而, 在什么条件下无刷双馈电机的快动态允许被略去是一个必须回答的理论问题. 以基于物理电路的计及快动态和慢动态的无刷双馈电机模型为基础, 研究了降阶的条件. 研究表明无刷双馈风力发电机在一些可接受的条件下, 降阶是合理的和可行的, 降阶不会引起“质”的错误. 研究结论对简化无刷双馈风力发电机模型以及实现功率调节控制具有重要意义.     

无刷双馈发电机及其控制策略的仿真研究

给出了无刷双馈发电机的转子机械速dq0数学模型和定子同步速MT数学模型;提出了一种无刷双馈发电机空载并网控制策略,该策略根据定子同步坐标系下无刷双馈发电机有功功率、无功功率给定值,最终得出控制侧定子绕组的电压给定值,将该值进行2r/3s变换后输入SVPWM调制模块,得到的PWM信号用于控制机侧变流器开关管的通断,从而产生定子控制绕组所需的电压、电流;在Matlab/Simulink环境下搭建了无刷双馈发电机及其控制仿真模型,并对无刷双馈发电机在空载、并网状态下的动态性能进行了仿真研究。仿真结果验证了所搭建模型及空载并网控制策略的正确性、有效性。     

矢量解耦控制级联式无刷双馈发电机研究

由于飞机三级式同步发电机存在CSD(恒速装置),增加了飞机重量,而且发电及容量不能做到很大.提出一种飞机串级式无刷双馈交流发电机系统,去掉了CSD,在发动机转速变化的同时调节控制绕组电流大小实现变速恒频的目的.论文在对串级式无刷双馈发电机定转子磁场进行分析、给出电压和转矩方程的基础上,针对串级式无刷双馈电机的高耦合、非线性和多变量时变性等特点,设计了矢量解耦控制器,实现控制绕组电压与电流之间的解耦,在Matlab/simulink环境下进行了仿真研究,结果表明:利用矢量解耦控制算法对无刷双馈发电机进行分析,实现了变速恒频发电;系统运行良好,具有较好的动态响应特性;所采用的方法是正确的、可行的.     

基于BDFWG降阶模型的最大风能捕获

无刷双馈风力发电系统是一个多时间尺度高维教系统,根据无刷双馈电机的多时间尺度特征,可以得到无刷双馈风力发电系统三种不同的数学模型,即原模型、五阶模型和一阶模型,并且降阶模型与原模型具有一致稳定性.本文根据最大风能捕获原理,利用无刷双馈风力发电系统一阶模型,推导出一种实用型最大风能捕获控制算法.该算法建立在无刷双馈电机降阶模型基础上,与以往控制算法相比,明晰易懂、计算量小、便于操作,是一种实用型的控制算法.     

级联式无刷双馈航空发电机的仿真研究

为了在飞机发动机转速变化的情况下得到恒频恒压的交流电,通过对级联式无刷双馈航空发电机结构和工作原理的分析,建立了级联式无刷双馈发电机转子机械速坐标系的数学模型,提出了定子磁链定向的矢量控制的级联式无刷双馈发电机控制策略,分析了其电磁和能量各平衡关系,研究了励磁系统核心装置SPWM变频器。使用matlab/simulink软件对系统及其控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明采用定子磁链定向的矢量控制策略,可以使级联式无刷双馈发电机在转速变化的情况下,保证发电系统输出恒频恒压的三相交流电。     

无刷双馈发电机不依赖参数的矢量控制策略

通过对无刷双馈发电机的功率绕组电压定向的统一矢量模型进行研究,提出了一种不依赖电机参数的矢量控制策略。该控制方法通过控制控制绕组的d轴和q轴电压分量来分别控制无刷双馈发电机的有功功率和无功功率,同时针对两定子d轴和q轴变量之间的交叉耦合问题加入了补偿模块。相比其他补偿策略,该补偿模块更加容易计算和实现。该控制策略不需要使用电机参数,避免了电机运行过程中因参数变化带来的控制精度下降问题。为了验证所提出的控制策略的性能,搭建了变频调速试验平台。试验结果证明了该控制方法具有良好的控制性能和解耦性能。     

串级式航空无刷双馈交流发电系统仿真研究

随着多电/全电飞机概念的提出以及机上用电设备的增加,对飞机供电系统电能容量与质量提出了更高的要求.传统三级式同步发电机采用恒速传动装置,不但增加了机载重量,而且发电机容量不能做到很大.为解决优化问题,提出一种串级式航空无刷双馈变速恒频交流发电机,在减少飞机重量的同时可满足对发电机大容量的要求;在对串级式无刷双馈发电机组成和工作原理研究分析的基础上,结合矢量控制算法在Matlab/simulink环境下建立其仿真模型并进行了仿真研究.结果表明:系统运行具有良好的动态特性;所建立的模型是正确的,所采用的方法是可行的.     

无刷双馈感应电机统一矢量模型的研究

无刷双馈感应电机(BDFIM)统一矢量模型的转矩方程和功率方程不利于进行控制策略研究。针对这一问题,通过对统一矢量模型的理论推导,得出了由两定子绕组的电流和磁链矢量等可控量表示的电机转矩和功率方程。为验证理论方程的准确性,为样机搭建了变频调速试验平台。试验结果表明,所推导的转矩和功率方程可准确预测试验样机的实际转矩值和功率值。     

基于网络的嵌入式无刷直流电机调速系统的研究

针对网络化电机远程闭环控制系统的实时性问题,提出了一种基于以太网的嵌入式无刷直流电机远程控制系统设计方案.系统包括双控制器、无刷直流电机远程控制器及现场控制器.远程控制器实现无刷直流电机双闭环控制.本地控制器作为执行器,控制电机运行,并实时采集无刷直流电机运行状态参数,通过以太网传输给远程控制器.控制器采用嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ作为系统管理软件,以实现可靠的多任务运行.电机控制系统采用双闭环控制,速度调节器为PI控制和模糊控制相结合,电流环为PID控制.仿真结果表明,模糊自适应PI控制算法的引入能够补偿网络延时对系统控制性能的影响,改善系统的动态特性.     

隐极无刷双馈电动机的研究

针对无刷双馈电动机的转子磁场转换效率决定了其工作效率的问题,提出了一种隐极无刷双馈电动机隐极转子结构的优化设计方案。对作用较小的隐极转子进行优化设计,即将它们的槽型更改为半开口槽,不断改变它们的长宽比;利用有限元软件ANSYS分析不同长宽比转子结构的隐极无刷双馈电动机,获得其功率绕组励磁与控制绕组励磁分布;利用Matlab软件分解转子磁动势,获得转子磁动势的谐波含量,从而确定最有效谐波含量。实验结果表明,在设定隐极转子的长宽比分别为10、13、15、17、20的情况下,隐极无刷电动机在15倍长宽比转子结构时的能量转换效果最好。     

无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统研究

针对传统直接转矩控制方法控制无刷双馈电机(BDFM)存在的转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种基于DSP的模糊直接转矩控制策略。利用模糊控制系统设计软件Win FACT进行了模糊控制器设计,并将其转换为C程序代码后移植到DSP中,实现了无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统的软、硬件设计。试验结果表明,该控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动,改善直接转矩控制的性能。     

基于统一矢量模型的无刷双馈电机的转速控制

在风力发电领域,无刷双馈电机(BDFM)因其具有代替传统双馈感应电机(DFIM)的潜力而受到广泛关注。目前,对BDFM的模型改进和控制方法的研究是国内外专家学者的研究热点。针对BDFM缺少一个有利于进行控制分析的转矩方程这一问题,通过对统一矢量模型的研究,给出了两种简便的BDFM转矩方程表达式,即两定子绕组电流矢量的乘积、两定子绕组磁链矢量的乘积。应用转矩方程进行转速控制系统分析,提出了转速的电流滞环控制,并搭建了双PWM变频调速平台进行试验研究。通过将理论计算转矩值与实测电磁转矩值进行对比,证明了转矩方程推导结果的准确性,验证了电流滞环控制的良好控制效果及解耦性。基于统一矢量模型的BDFM转矩方程,将给控制策略的研究带来很大便利,同时有利于电机机电特性的分析。     

单片机控制的双馈电机控制技术研究

双馈电机调速是一种先进的调速技术,可用于电机的调速和变速恒频发电,并能实现电机定子侧功率因数的调节.由于双馈电机调速系统通常采用双向变流器,控制技术复杂,成本较高,限制了它的应用.本文设计了一种适用于双馈电机多种运行状态的多功能变流器的拓扑结构,它将整流器、斩波器与逆变器结合在一起,能完成电机的软启动、斩波、双馈调速,可使变流器的容量减小,降低调速成本和控制技术的复杂性.