交交变频器-同步电动机系统等效电路模型及电流调节器设计

在分析同步电动机交交变频调速系统运行的基础上，提出了把同步电动机的d、q轴各变量分解为低频分量(含非周期分量)和高频分量分别加以处理，忽略转子回路对高频分量的电阻以及阻尼绕组对低频分量作用的分析方法。进而建立了适合于稳态和似稳态分析的同步电动机等效电路模型；应用该模型，文中提出了设计调速系统电流控制器的新方法。运行试验及仿真结果表明所建立的等效电路模型是正确的，所提出的调节器设计方法是有效的。     

含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性分析

对含分频风电的电力系统潮流计算方法以及稳态特性进行了分析.首先,给出了分频风电系统中的核心设备——交交变频器的潮流稳态模型.其次,根据上述模型,提出了一种利用统一迭代法计算含分频风电的电力系统潮流的新方法.该方法在传统的牛顿-拉夫逊潮流算法中增加了交交变频器模型,对雅可比矩阵进行了扩展.同时,分析了交交变频器控制参数对系统潮流的影响,并通过算例进行了验证.最后,针对2015年四川规划电网,利用潮流程序,对含分频风电的电力系统电压波动以及无功需求两个稳态指标进行了计算与分析.特别地,着重对低频侧采用变频率策略的分频系统与采用恒定频率策略的分频系统进行了比较.对典型日的分析表明,由于风电场主要运行在中低风速区域,因此采用变频率策略的分频系统的总体稳态指标会占优.     

十二相交-交变频同步电动机系统的数学模型及动态仿真

在十二相交-交变频同步电动机调速系统理论分析的基础上,建立了十二相同步电动机、十二相交-交变频器以及磁链定向控制系统的数学模型.采用MATLAB软件建立了整个系统的仿真模型,并对一台小功率的十二相同步电动机进行了转速阶跃和转矩电流阶跃的仿真和计算,验证了此数学模型的有效性.     

交-交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析

多相同步电动机用作舰船的推进电机有着广泛的应用前景.以十二相同步电动机系统为例,从十二相交-交变频器输出谐波电压入手,分析推导了交-交变频十二相同步电动机调速系统输出谐波转矩的解析计算公式.通过一个具体算例,计算得到了其主要次谐波的频谱,结果表明,其谐波转矩近似为零.理论计算结果得到了仿真和试验的验证,仿真和试验结果均表明,交-交变频十二相同步电动机调速系统转矩谐波情况比三相系统有了很大改善.     

含分频风电的电力系统机电暂态计算方法以及暂态特性分析

对含分频风电的电力系统机电暂态计算方法以及暂态特性进行了分析。首先,建立了交交变频器的准稳态模型,该模型反映了暂态过程中变频器两侧的电压、功率关系。其次,提出了含分频风电的电力系统暂态稳定算法。该算法将交交变频器准稳态模型与低频、工频两侧的网络方程相连得到系统网络代数方程。同时,利用交替迭代法对系统微分—代数方程组进行求解。最后,对含分频风电的电力系统的暂态稳定特性进行了分析。分析结果表明,由于低频侧电抗仅为工频系统1/3左右,故障时低频风力发电机转速响应的阻尼高于同距离的工频系统。同时,当低频侧故障时交交变频器对工频侧发电机的振荡具有明显的抑制作用。     

交交变频同步电机系统的稳态仿真及性能研究

本文采用面向功能结构图的建模方法，建立了交交变频器、同步电机的稳态仿真模型。     

同时带交流和整流负载的三相同步发电机系统的等效电路模型

同时带交流和整流负载的三相同步发电机系统是一个非线性系统 ,为了对此进行解析分析 ,将其中的三相同步发电机的d、q轴变量分解为低频分量和高频分量分别加以处理 ,忽略转子回路对高频电流的电阻和阻尼绕组对低频分量的作用 ,在d、q轴超瞬变电抗近似相等的条件下 ,分别建立了该系统的从整流负载侧和交流负载侧观察的等效电路模型。给出了模型中等效发电机的Park方程、稳态运行矢量图及相应稳态量的计算方法。该模型可用于系统稳态和似稳态过程的分析计算     

交交变频提升机力能指标优化控制研究

以提升机调速要求为背景,分析了六脉波双变量交交变频器控制的三相异步电动机效率优化,提出了最佳转差率控制方法.利用Matlab/Simulink建立仿真模型的分析结果说明,根据负载变化通过交交变频器调节电机的频率和电压,能达到提高交交变频提升机力能指标的效果.     

3/3相双绕组发电机系统的等效电路模型

整流桥的存在使3／3相双绕组发电机系统成为非线性系统，发电机始终处于非对称运行状态，为了对此进行解析分析，将3／3相双绕组发电机的d,q轴变量分解为低频分量和高频分量分别加以处理，忽略转子回路电阻对高频电流和阻尼绕组对低频分量的作用，在d,q轴超瞬变电抗近似相等的条件下，分别建立了3／3相双绕组发电机系统从整流绕组侧和交流绕组观察的等效电路模型，给出了模型中等效发电机的Park程，稳态运行矢量图及相应稳态量的计算方法，该模型可用于系统稳态和似稳态过程的分析计算。     

十二相交-交变频同步电动机矢量控制策略

通过对采用气隙磁链定向控制的十二相交-交变频同步电动机的分析,提出了十二相交-交变频器和十二相同步电动机气隙磁链定向控制的策略.在此基础上,得到了十二相同步电动机在d-q坐标系以及气隙磁链定向的M-T坐标系的数学模型.通过对一台小功率的十二相同步电动机进行仿真和实验研究,验证了该控制策略的可行性和正确性.     

多相永磁同步电机磁场解析建模与容错性能分析

为了快速、准确计算多相永磁同步电机(PMSM)在一相或多相绕组故障发生时的容错运行能力,基于傅里叶级数分析方法,在二维极坐标系下建立了多相内转子表贴式永磁同步电机（SPMSM）绕组缺相不对称运行下的空载、负载磁场解析计算模型,并对气隙磁密、空载反电动势(EMF)以及电磁输出转矩等性能参数进行准确计算。设计制作一台44极48槽12相船舶用内转子SPMSM,并通过有限元分析和试验测试对磁场解析模型的准确性进行了验证。在此基础上,为了提高多相电机的容错能力,以最小等值相电流为优化目标,建立了多相电机驱动系统一相绕组开路故障容错控制策略,并以电磁输出转矩、转矩脉动等性能参数为考核指标,对12相SPMSM的容错性能进行了深入分析,进一步提高电机驱动系统的可靠性。     

Determination of Parameters in the Universal Induction Motor Model

A systematic procedure to determine the parameters of a previously proposed low- to high-frequency induction motor model is presented. An analysis of the high-frequency behavior with regard to the impact of magnetic core selection, parasitic interturn and winding-to-frame capacitors, and skin effects of windings is investigated in greater detail for the proposed universal model of an induction motor. The model is universal in the sense that it is derived by extending the low-frequency standard T-equivalent circuit (IEEE Standard 112) to include high-frequency effects under both common- and differential-mode domains and can be used for transient reflected-wave studies and electromagnetic interference emissions in motor drive systems. A test-based method and an analytical approach, which are useful in application and design stages, respectively, are presented to determine the frequency characteristics of the induction motor. Findings of the investigation were verified experimentally with results presented in this paper.     

Current Response Simulation in Six-Phase and Twelve-Phase Cycloconverters

Cycloconverters are aptly used for the power supply of variable speed synchronous motors. However, output current offset and phase deviation increase in higher output frequency operation, and ripple current causes torque pulsation of the synchronous motor. A compensating method to improve current response performance is proposed and a digital simulation procedure in order to analyze the output current response of a cycloconverter is discussed. First, the six-phase noncirculating-type cycloconverter is discussed. Next the six-phase cycloconverter simulation was applied to the 12-phase cycloconverter. The simulated waveforms were compared with the experimental results in motor operation or regenerative operation. It was clarified that offset and phase deviation became zero using the compensating circuit. Additionally the average torque pulsation, the output current distortion factor, and the ripple torque versus the output-input frequency ratio were calculated by simulation in the cycloconverter-fed synchronous motor.     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

Steady-State Characteristics of a Current-Source Inverter/Double-Wound Synchronous Machine System for AC Power Supply

A detailed steady-state analysis of a novel dc-to-ac conversion system used as an ac power source in dc electric railway coaches is presented. This system consists of a current-source inverter, a double-wound synchronous machine, a position sensor, and a control circuit. An equivalent circuit convenient for predicting the steady-state behavior of the system is first derived. Based on this equivalent circuit, the output voltage waveforms are then examined. It is shown that the voltage waveforms are nearly sinusoidal except that narrow spikes are superposed on them during commutation of the thyristors. As to armature reaction in the double-wound synchronous machine, it is shown that a remarkable direct reaction appears which affects the voltage regulation of the system. Finally, a method for keeping the output voltage and frequency constant is discussed.     

三相同步发电机整流系统稳态运行特性的解析计算

本文对具有反电势负载的三相同步发电机整流系统的稳态运行特性进行了分析,给出了三相整流系统的实用等效电路图;提出了同步发电机整流系统稳态运行特性的解析计算法,导出了解析计算公式,并给出了其计算步骤.解析法避免了复杂的数字仿真过程,使这类问题的求解大为简化.解析公式消除了计算过程中的误差,可直接用于Y型接法或△型接法的三相同步发电机整流系统稳态运行特性及谐波计算,具有较高的精度.     

交－交变频大功率同步电动机阻尼绕组设计的分析研究

通过建立带阻尼绕组的大功率交－交变频凸极同步电动机的多回路数学模型，研究了在负载突然变化，不同阻尼绕组结构、导条根数、阻尼节距时，电动机的功角振荡、阻尼绕组瞬态电流、损耗等情况。结果表明；大功率交－交变频凸极同步电动机应设置成全阻尼绕组，且在极面上阻尼条靠近ｄ轴布置比阻尼条均匀布置要好。电机实际运行情况验证了结论的正确性。