无刷双馈电机的研究现状与最新进展

无刷双馈电机以其无滑环电刷、运行可靠、功率因数可调、变频器容量小等优点受到了广泛关注,学者们就其磁场调制机理、定转子结构、控制策略等进行了深入研究,结果表明,此类电机适用于变频调速和变速恒频等领域。该文分析了它们的磁场调制机理及工作特点,总结了一般定转子结构以及若干特殊结构,并对多种控制策略进行综述。另外,还讨论了无刷双馈电机在不同领域的研究和应用,总结并展望了相关理论与技术研究的发展方向。     

磁阻式无刷双馈电机的转子结构及其性能分析

把磁阻式结构与绕线式转子结构相结合,提出一种具有磁阻式无刷双馈电机的转子结构。该转子结构既保持了绕线式转子绕线接线方式的灵活性,又发挥了磁阻式转子对磁通的导向作用,改善了电机的磁场调制效果,可以很好地实现转子与定子两套绕组耦合能力实现最大化。对磁阻式转子结构的无刷双馈电机的设计原理和方法进行了详细分析,以一台30k W样机为例说明了磁阻式无刷双馈电机的功率分配曲线、气隙磁通密度曲线和电机效率,并与磁障结构的磁阻式、加入笼条的磁阻式转子无刷双馈电机在同等条件下的电机输出功率作对比。最后对无刷双馈发电系统的动态特性进行样机实验,实验结果表明采用该方法设计的磁阻式无刷双馈电机具有优良的性能。     

一种具有不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机

为了改善无刷双馈电机转子谐波含量大、导体利用率低的缺点,基于齿谐波原理提出了一种采用不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机。对该绕组的设计原理、方法以及谐波磁动势计算进行了分析,推导出了适用于各种绕组分布系数的计算方法,给出了一个绕组设计示例进行说明,利用绕组的设计原理制造了一台新型不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机实验样机,并针对转子绕组的低谐波含量特性进行了研究。为了验证转子绕组设计的正确性,对样机进行有限元建模仿真与实验。仿真与实验结果表明,采用不等匝数同心式转子绕组设计的无刷双馈电机转子谐波含量低、导体利用率高,具有优良的性能。     

含无刷DFIG的风电系统低电压穿越极限控制能力分析

无刷双馈感应发电机(BDFIG)由于其良好的维护特性,在风力发电中具有良好的应用前景。作为大功率并网发电装置,基于BDFIG的风电系统需要满足电网的低电压穿越(LVRT)并网导则。双馈型风电系统机侧变流器的极限控制能力决定了系统LVRT的控制方案与控制成本,具有重要的实际意义。文中详细分析了BDFIG在电网故障时的瞬态模型,通过引入庞特里亚金极小值算法分析基于BDFIG的风电系统的机侧变流器控制端电压最优值,得到整个系统LVRT极限控制范围,并进一步与普通双馈感应发电机进行了比较。结果表明,BDFIG具有更加优异的LVRT能力。     

电流型IPT系统新型输出恒压控制方法研究

针对电流型感应电能传输(IPT)系统负载变化时输出电压的稳定性问题,提出一种基于恒定跨阻增益特性的原边控制方法。以电流型IPT系统采用初次级并联(PP)补偿为研究对象,建立其互感等效电路并进行分析,推导出在特定工作条件下该拓扑具有恒定跨阻增益特性。并进一步分析了PP补偿谐振网络的效率特性,优化谐振网络参数使系统恒定跨阻增益频率为效率最优频率。为保持原边输入直流母线电流恒定,在传统电流型感应电能传输拓扑中加入恒流控制系统,并阐述了恒流控制原理。本文还提出了基于新型控制方法在给定条件下的IPT系统综合设计方法。最后,设计一台80W样机,实验结果与理论分析良好吻合,验证了论文所提控制方法的正确性。     

绕线转子无刷双馈电机的链型等效电路模型

为了建立准确的无刷双馈电机等效电路和分析谐波对电机性能的影响,从该类电机的基本电磁关系出发,在其基波等效电路的基础上,提出谐波等效电路,建立考虑谐波影响后的链型等效电路模型,并给出该等效电路模型中参数的计算公式和状态方程。以一台实际的绕线转子无刷双馈电机为例,利用链型等效电路模型,对样机的机械特性进行计算,并和基波等效电路模型的计算结果、实验结果进行对比分析。样机的计算结果和实验结果对比表明,本文给出的等效电路模型和计算方法是正确的。     

基于串级绕组的新型永磁同步电机起动性能分析

针对异步起动永磁同步电机在起动过程中电流大,起动转矩小的问题,本文提出一种串级绕组理论。利用定子串级绕组产生的谐波磁场与转子分匝线圈组相互作用,优化电机的起动性能。文章通过阐述串级绕组理论,给出电机模型与定转子设计方案,并基于等效电路分析样机实际工作原理,最后运用有限元法从样机的转速、空载起动性能、带负载起动、气隙磁密和堵转转矩五个方面进行仿真。试验结果表明,应用串级绕组理论可以在提高起动转矩的同时降低起动电流,抑制起动时定子电流对转子永磁体的退磁效应,并且电机的稳态性能保持不变。     

绕线转子无刷双馈电机的工作原理及绕组设计

为解决转子结构中存在谐波含量高的问题,在分析无刷双馈电机工作原理的基础上,采用绕线转子的转子结构,对这种新转子结构电机的定转子绕组设计原理和接线方式进行研究.这种新的转子绕组可以根据"齿谐波"原理或者"变极"原理来设计,接线方式灵活,绕组系数高,谐波含量低.样机的试验数据说明:这种绕线转子无刷双馈电机有良好的性能.     

无刷双馈发电机模糊PI无速度传感器控制

为克服无刷双馈发电机(BDFG)常规模型参考自适应无速度传感器控制的不足,增加控制器的通用性,提出模糊PI控制策略,在线调整PI参数,优化速度的估计。基于Matlab/Simulink建立小信号仿真模型,仿真结果显示该文提出的模糊PI自适应速度观测器在静态情况下能精确辨识电机速度,在动态时有较好的快速性,系统有较强的鲁棒性。在实验室BDFG平台上进行对比实验,仿真和实验均验证了模糊PI控制方案的优越性。