滞环控制双绕组感应发电机励磁控制系统

设计了双绕组感应电机发电系统.在电机定子上设置了功率绕组和控制绕组,前者接负载,后者接励磁调节器,采用控制绕组电压定向矢量控制,使用滞环控制器触发驱动逆变桥,实现了对端电压良好的控制.也不会给电网系统带来无功负担.在变负载和转速情况下,对端电压动态和稳态性能进行实验分析证明.该系统动态响应速度快,稳态性能良好.     

电压定向矢量控制双绕组感应发电系统

设计了双绕组感应电机发电系统,在电机定子上设置两套绕组,功率绕组和控制绕组.其中:功率绕组接负载;控制绕组接励磁调节器.采用定子控制绕组电压定向矢量控制策略,使用滞环控制器触发驱动逆变桥,实现对端电压良好的控制,也不会给电网系统带来无功负担.在变负载和转速情况下,对端电压动态和稳态性能进行了仿真分析,证明该系统动态响应速度快,稳态性能良好.     

新型绕组开路型永磁电机共模电压抑制技术研究

针对电动汽车用新型绕组开路型永磁电机调速系统中,由于共模电压而引起的零序电流和峰值电流等问题,提出一种基于矢量控制的新型绕组开路型永磁电机共模电压(common-mode voltage,CMV)抑制技术。将一台永磁同步电机定子绕组两端开路,再分别连接一个标准的两电平电压型逆变器,这样可以等效为三电平逆变器驱动;通过选择基本电压空间矢量来抑制由双逆变器结构产生的共模电压,从而消除定子电流中的零序电流分量;最后通过仿真和实验验证该方案的可行性;结果表明,借助于永磁电机的绕组开路结构,该新型绕组开路型电机调速系统可有效地抑制共模电压,不仅定子电流纹波含量小,转速稳定,而且具有良好的稳态运行性能。     

变速运行的定子双绕组感应电机发电系统控制技术研究

针对宽转速运行的定子双绕组感应电机(dual stator winding induction generator,DWIG)发电系统的电压控制机理进行研究。基于瞬时功率理论,推导出按控制绕组磁场定向时控制绕组的瞬时功率,在此基础上分析了带整流桥负载的定子双绕组感应电机发电系统在宽转速运行时的电压调节机理,即：控制绕组电流在控制绕组磁场及其法线上的分量,分别决定着发电系统功率绕组整流桥直流侧电压和控制绕组静止励磁控制器(static excitation controller,SEC)直流侧电压,据此提出宽转速运行时DWIG发电系统电压控制策略。对一台18 kW定子双绕组感应电机发电系统进行了仿真和实验研究,证明了理论分析和控制策略的有效性。     

绕组开放型永磁同步电机的建模及应用

本文以传统永磁电机abc坐标系下的动态数学模型为基础,推导出绕组开放型永磁电机的数学模型。将模型中的电压方程分为绕组电阻电压、绕组自感电压、绕组反电动势、绕组间的互感电压,建立绕组开放型永磁电机的Matlab/Simulink模型并应用该模型进行新型发电系统性能的仿真,仿真结果表明模型的正确性和发电系统控制策略的有效性。     

并联式绕组开放式永磁同步发电机系统改进电流控制策略

为解决传统永磁同步发电机系统存在的输出电压调节困难和适应转速范围窄的问题,针对一种新型的并联式绕组开放式永磁发电机系统中固有的零序电流和谐波问题,在分析并联式绕组开放式发电系统工作原理与零序电流产生机理的基础上,提出一种改进型电流控制策略,该方法在传统PI控制策略的基础上,增加对发电系统中整流桥侧的偏置电压的补偿量,抑制PI调节器输出的波动,实现电流谐波的抑制。最后,通过仿真和实验分析验证了该文提出的改进型电流控制策略与传统电流控制策略相比具有优良的控制性能。     

永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器的研究

提出了一种新型永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器集成系统。该集成系统将永磁驱动的电机绕组和DC/AC逆变器重构成车载充电机实现电动汽车驱动-充电的集成,具有空间利用率高、充电快速和可靠性高等特点。分析了集成系统的结构和工作原理,推导了充电系统的三相DC/DC变换器数学模型。在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了驱动-充电集成系统仿真模型,对同步脉宽调制(PWM)控制和交错PWM控制策略进行仿真研究,分析对比了交流侧电压电流、直流侧电机绕组电感电流和直流侧电压波形。仿真结果表明,与交错PWM控制策略相比,同步PWM控制策略下该新型结构充电系统具有更好的运行性能。     

新型三相-单相交流发电系统拓扑结构及其控制策略仿真研究

针对传统三相-单相交流变换器拓扑结构复杂且需要额外的滤波器等的不足,基于永磁同步电机开绕组的特点,提出了一种新型三相-单相交流发电系统拓扑结构。分析了通过对双变换器直流侧电容电压的控制实现单相交流输出的工作原理,并在此基础上提出了一种通过永磁同步电机的正序电流和零序电流分别实现变换器直流侧的电容电压和单相交流输出电压解耦控制的新型控制策略。该策略采用MATLAB构建系统仿真模型,在不同发电机转速和负载情况下对系统进行了仿真分析,验证了该新型三相-单相交流拓扑无需使用额外的滤波电路即可实现高质量的单相交流电压输出,其幅值、频率均可以灵活调节,且具有优异的动态特性。     

基于变极绕组的异步起动永磁同步电动机起动性能研究

异步起动永磁同步电动机(line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM)因具有较高的效率、功率因数和转矩密度,因此在很多应用场合中远优于感应电机,但其应用又受限于较差的起动转矩和牵入同步能力。该文中设计了一种变极式异步起动永磁同步电机,其定子绕组采用新型的6/8变极绕组结构。通过对常规8极异步起动永磁同步电动机和变极异步起动永磁同步电动机工作原理的分析,以及利用二维有限元法比较分析起动过程中两电机的发电制动转矩、波动转矩、空载反电势及堵转转矩,其结果表明,6/8变极异步起动永磁同步电动机能够从根本上有效抑制发电制动转矩和波动转矩,显著提高了电机的起动能力。     

新型变极起动永磁同步电动机的参数计算及转矩分析

异步起动永磁同步电动机因其有较高的效率、功率因数和转矩密度而在高效节能场合的应用日益广泛,但由于其结构特点,在起动过程中定转子极数相同,会存在较大的发电制动转矩和脉动转矩,使得在起动过程中的最小转矩变小,严重影响电机的起动能力。该文基于一种新型6/8变极起动永磁同步电动机,实现起动时定子绕组6极、转子永磁体8极,以有效地削弱发电制动转矩和脉动转矩,提高起动能力;待一定时刻,定子绕组切换成8极完成牵入同步稳定运行。分别对该变极起动电机6极状态和8极状态下的电抗参数、磁场、转矩进行了分析及计算,得到6极起动情况下的各转矩分量-转速曲线,并与常规8极异步起动永磁同步电动机进行比较。结果表明,对于该变极起动电机6极起动过程中发电制动转矩和脉动转矩得到了有效地抑制,显著提高电机起动能力。最后,通过二维有限元模型仿真,以及对样机发电制动转矩的测量和空载起动实验,有效地验证了其正确性。     

变母线电压工况下开绕组PMSM单矢量模型预测转矩优化控制

为改善双电源供电型开绕组永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)在采用传统单矢量MPTC控制策略时转矩脉动大、计算复杂度高、权重系数较难整定的问题,该文提出一种基于电压矢量幅值的最优矢量快速选取方法,利用无差拍预测转矩控制思想,直接预测出参考电压矢量,消除评价函数中的权重系数,分析变母线电压工况下的基本电压矢量变化趋势,结合扇区细分的思想,对不同电压比例下的矢量选取方法进行分析推导,充分考虑了双电源供电型开绕组PMSM拓扑的所有基本电压矢量,采用类似开关表的方法建立了不同扇区内的最优矢量选取方法,降低算法的计算复杂度,有效改善了电机的转矩脉动。实验结果表明,该文提出的单矢量模型预测转矩控制策略在宽母线电压比例范围内均能获得较好的电机控制效果。     

并网永磁直驱风电机组故障穿越能力仿真研究

随着电力电子器件成本下降,拥有全功率变换器的永磁直驱风机成为各国关注热点。风电场容量不断增大,要求风电机组具有故障穿越能力。本文以直驱同步风电发电机组为研究对象,利用matlab/simulink搭建了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组故障穿越能力进行仿真研究,试验结果表明：在风电场接入点发生故障时,直驱同步风电机组具有故障穿越功能。尤其在电网发生电压跌落时,直驱风机能为系统提供一定的无功支撑。有效防止系统电压过多降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

抑制分数槽永磁电机轴电压定子斜槽法

特定极槽配合的分数槽永磁电机在空载情况下会产生固有轴电压,对轴承有着不可忽视的危害,同时对电机运行的稳定性及安全性也会造成极大的影响。斜槽作为电机性能优化的常用方法,对谐波的削弱也有着很好的效果,故可以采用定子斜槽法来削弱永磁电机空载轴电压的主要谐波。首先,基于磁路原理和法拉第电磁感应定律,推导出考虑斜槽时的分数槽永磁电机空载轴电压的解析模型,分析轴电压的主要谐波成分与斜槽数的关系,给出可使轴电压得到削弱的最佳斜槽数,然后利用二维有限元法分析了不同斜槽度下的4台分数槽永磁电机的空载轴电压,结果证明了解析分析的正确性和有效性。     

直驱同步风电机组并网动态稳定性仿真研究

以直驱同步风电发电机组为研究对象,在matlab/simulink环境下建立了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组接入系统的动态稳定性进行了仿真研究,试验结果表明：首先,直驱同步风电机组具有最大功率跟踪功能。其次,在电网发生故障时,直驱同步风电机组能为系统提供无功支撑。有效防止系统电压过多的降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

内置式永磁同步发电机的低电压调整特性

分析了内置式永磁同步发电机带纯电阻负载时,电机参数对电压调整率的影响,采用双反应理论导出了考虑电枢电阻时电压调整率等于零及负值时所具备的条件,同时,得到了对应的负载变化范围,分析了电压调整率随电机参数变化的规律,得出了降低电压调整率的措施.采用场路结合方法设计了一台低电压调整率的发电机,利用有限元计算了负载场,得到了电枢反应电抗的饱和值和电压调整率.计算和测量结果证明了理论分析的正确性.这为设计额定负载时低甚至零电压调整率的永磁同步发电机提供了可靠的依据和有效途径,减小了设计中的盲目性.     

开绕组永磁电机开路故障分析及容错控制

采用共直流母线拓扑结构的开绕组同步电机近些年受到了广泛关注,单相桥臂开路是该类电机最容易发生的故障之一,为了提高电机的容错运行能力,同时改善系统动态运行的稳定性,分析了缺相故障发生时,在电机仍能运行的情况下剩余两相电流的幅值及相位满足条件.根据开绕组永磁电机的拓扑结构,设计了以SPWM控制的两相驱动器,提出了一种新型容...     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

开绕组无刷双馈发电机直接功率控制研究

针对开绕组无刷双馈电机模型复杂且耦合性强的问题,提出一种适用于开绕组无刷双馈电机的新型直接功率控制方法。通过研究定子控制绕组侧电压与功率绕组侧有功功率和无功功率间的关系,推导出基于d-q坐标系的直接功率控制状态方程,实现有功和无功功率的解耦控制。针对传统滑模控制器抖振及不连续高频开关控制等缺点,设计了基于新型趋近律的超扭曲滑模控制器,建立了开绕组无刷双馈发电机新型超扭曲滑模直接功率控制系统的仿真模型,并给出了不同工况下的仿真结果,验证了该功率方程模型的正确性和新型超扭曲滑模控制方法的有效性和鲁棒性。     

永磁体内涡流场对同步电机电枢电流的影响

从永磁同步电机结构的实际出发,利用有限元法进行了磁场模拟和计算,分析了在端电压不变的条件下,由于永磁体内涡流产生的磁场和电枢电流产生的变化磁场的相互作用,电枢电流产生非正弦的变化,并且画出了电流的畸变波形。通过简化实验测量出的电流波形证明了计算的正确性。最后分析和讨论了电枢电流变化对电机性能的影响。