异步起动永磁同步电动机起动特性研究

异步起动永磁同步电动机具有较高的功率因数和效率,同时具有异步起动能力.异步起动永磁同步电动机在起动过程中受到诸如异步转矩、发电机制动转矩、磁阻负序转矩等多个转矩的合成作用,使得电机的起动过程同感应电机相比更为复杂.本文在感应电机的基础上,通过改进其转子设计异步起动永磁同步电动机,并采用有限元法计算和分析其起动过程,最后通过实验对感应电机和异步起动永磁同步电动机进行了比较.     

起重机用绕线转子自起动永磁同步电动机起动过程仿真

简要说明了绕线转子自起动永磁同步电动机的原理。使用Ansoft仿真软件对该电机的起动过程进行了仿真分析,对起动性能与同容量同极数的笼型自起动永磁同步电动机进行了分析比较。仿真结果显示,该电机在起动过程中通过实时调节转子外串电阻,使其跟随转速的变化而变化,增加了起动转矩,降低了起动电流,起动性能得到明显改善。     

提高单相自起动永磁同步电机起动性能研究

单相自起动永磁同步电机就是在感应电机的转子铁心内放置永磁体,依靠笼型转子绕组产生的异步转矩实现起动。由转子永磁体产生的磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用产生恒定的转矩而稳定运行。自起动永磁同步电机的优点是效率高、功率因数高且经济运行范围宽,但是由于转子上存在永磁体产生的制动转矩和齿槽转矩,使得电机起动变得较为困难,影响电机可靠性。本文对单相自起动永磁同步电机起动过程转矩及其与电机参数之间的关系进行了详细的分析,并据此提出了优化电机参数来提高其起动性能的方法。最后通过有限元仿真和试验测试验证了方法的准确性。     

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析和削弱措施研究

现有的齿槽转矩研究主要集中在定转子单边开槽的永磁电机,而异步起动永磁同步电动机定转子双边开槽,其齿槽转矩目前尚无有效的研究方法。文中提出了一种新的转子永磁磁动势等效方法,有效避免了转子开槽导致的气隙计算复杂性,基于能量法给出了异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析方法,分析了极槽数配合及定子斜槽对齿槽转矩的影响。研究了通过改变转子齿宽及转子不等齿宽配合削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并给出了相应的转子齿宽确定方法。利用有限元法验证了上述削弱措施的有效性,并分析了对电机性能的影响。     

绕线转子永磁电机启动过程准时间最优控制

绕线转子永磁电机(WR-PMM)转子斩波调阻启动是一种便捷有效的启动控制策略。通过斩波调阻的方法实时调节转子外接电阻,能使启动过程中平均转矩始终保持最大值,实现绕线转子永磁电机启动过程准时间最优控制,进而实现绕线式大中型电动机的重载平滑启动。给出了WR-PMM启动控制系统的整体设计方案,完成控制系统的软硬件设计及选型,搭建启动控制实验台,对绕线样机启动性能进行测试。     

小功率外转子异步起动永磁同步电机设计研究

由于小功率永磁同步电机(PMSM)定子电阻很大,导致永磁体制动转矩较大,因而难于起动。外转子结构相对于内转子结构定子槽相对更小,转子部分转动惯量更大,起动更加困难。该文提出并设计了一种特殊结构的外转子异步起动PMSM,电机为400 W,8极外转子结构。电机采用场路结合方法设计。首先使用Ansys有限元程序求出电机设计的关键参数:空载气隙反电势,漏磁系数,交直轴同步电抗等。然后用编制的磁路计算程序计算电机的起动性能曲线。通过先后设计的两台样机实验,证明场路结合设计方法更可行。同时,分析表明小功率PMSM的磁路饱和度对其起动性能影响很大,为了保证能良好起动,应适当降低其饱和度。     

两极异步起动永磁同步电机齿槽转矩的研究

异步起动永磁电机的齿槽转矩会引起转矩和转速的波动,对电机的起动和运行性能产生不利的影响.本文以一台2极1.5 kW的异步起动永磁同步电机为研究对象,分析了异步起动永磁同步电机齿槽转矩的特点,建立了该电机的有限元分析模型,并实验验证了模型的准确性.在此基础上,比较研究了转子闭口槽、定子辅助槽、优化极弧系数和采用不均匀气隙等几种方法对该电机齿槽转矩的削弱效果.     

一种新型舰用低起动电流异步电动机

普通笼型异步电动机起动性能差,起动电流通常为额定电流的5—7倍,这样不仅会对电机造成危害。在容量有限的舰船电力系统中,还限制了电机容量的提高,浪费电能。介绍了转子带中间附加电阻的双定子笼型异步电动机,其具有笼型转子异步电动机的结构和运行特点,同时其有绕线转子异步电动机串电阻起动的优点。     

一种新型舰用低起动电流异步电动机

普通笼型异步电动机起动性能差,起动电流通常为额定电流的5～7倍,这样不仅会对电机造成危害,在容量有限的舰船电力系统中,还限制了电机容量的提高,浪费电能.介绍了转子带中间附加电阻的双定子笼型异步电动机,其具有笼型转子异步电动机的结构和运行特点,同时其有绕线转子异步电动机串电阻起动的优点.     

异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体退磁研究

异步起动永磁同步电动机起动过程中,定转子电流产生的强退磁磁场可能导致永磁体发生不可逆退磁。该文采用二维有限元法,深入研究了W形转子结构异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体的退磁特点,分析了定转子基波磁动势对永磁体工作点的影响,以及永磁体最大退磁点出现的规律。结果表明:电机以不同负载条件及转子初始位置起动时,每个起动过程中永磁体退磁最明显的时刻可能出现在任意转速;随着负载转矩和转动惯量的增大,永磁体退磁最明显时刻的电机转速接近同步速的概率增大,永磁体遇到最严重退磁磁场的概率也将增大。电机正常起动过程中,很可能在永磁体边角位置发生不可逆退磁,位置比较固定且区域面积很小,不会对电机性能产生显著的影响。     

异步电机转子IGBT斩波调阻调速的准动态模型

转子斩波调阻是异步电机的一种简便有效的调速方法，本文提出了一种新型的采用IGBT作斩波管的具有吸收保护作用的斩波回路拓扑结构，并对该系统整流回路的准动态过程进行了详细研究，推导出斩波管占空比与等效电阻之间的非线性函数关系，给出了外接电阻阻值的选择方法。     

A novel slip‐power recovery system using a PWM boost rectifier

A novel compact slip‐power recovery system having sinusoidal rotor currents is proposed. In this system, a PWM boost rectifier is used as a substitute for a diode rectifier and a boost chopper in a conventional compact slip‐power recovery system. The conventional compact system has the disadvantage that it has a rectangular rotor current, and a motor torque with large ripple, because a diode rectifier remains in the system. Also, the rotor current cannot reach the current reference value near the synchronous speed, because the voltage drop caused by the resistance of the semiconductor devices and so on cannot be neglected when the rotor voltage becomes smaller near the synchronous speed. The use of the system proposed in this paper has solved these problems. The effectiveness of the proposed system was verified through computer simulations and experiments. As a result, the proposed system brings the sinusoidal rotor current, the small torque ripple, and wide controllable range near the synchronous speed. © 2002 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 139(2): 52–60, 2002; DOI 10.1002/eej.10012     

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。     

基于80196单片机斩波控制绕线电动机转子电阻的调速方法

介绍一种采用INTEL80C196KB单片机作为控制器 ,采用IGBT (绝缘栅双极晶体管 )作为斩波器 ,通过控制绕线电动机转子外接电阻的新型调速方法。这种方法可以实现转子电阻连续无触点变化 ,恒转矩起动 ,无级调速     

笼型转子磁力耦合器调速特性

设计了一种基于异步电机笼型转子的调速型异步磁力耦合器(SRAMC),推导出其转矩与转差率关系式,并据此分析了SRAMC起动特性、拐点特性及同步特性的运行机理。建立了SRAMC有限元仿真模型,得到了转矩与转速曲线、转矩与转差率关系及相应的调速特性曲线。通过分析所建模型及上述曲线,得到了SRAMC起动及额定转矩与气隙磁密、永磁体极距及其耦合长度的平方成正比,且其最大转矩与内转子笼条电阻无关等结论。另外,SRAMC具有较为优异的调速特性,将其应用于离心式负载时,可获得较好的节能收益。     

基于转子串电阻的DFIG低电压穿越优化控制策略

针对双馈感应风力发电机组(DFIG)的低电压穿越(LVRT)问题,在分析现有转子串电阻电路基础上,考虑限流电阻阻值对低电压穿越期间DFIG瞬态性能的影响,权衡转子电流、转子电压、无功功率、电磁转矩间的关系,对限流电阻阻值的选取原则进行了优化; 转子串电阻电路退出但电网电压未恢复时转子侧变流器的功率协调控制策略得到改善; 在此基础上,利用变流器对DFIG的控制灵活性,提出一种无需定子磁链观测且控制算法简单的换流器改进控制策略。本文所提的LVRT优化控制策略在提高DFIG瞬态性能的同时兼顾了系统暂态稳定性     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

液阻技术在轧机主电机上的应用与分析

通过对绕线式异步电动机转子回路串电阻起动的分析 ,将原系统主电机转子串频敏变阻器起动改造为串水电阻起动。降低了起动电流 ,增大了起动转矩 ,同时使电机的功率因数提高到0.9以上 ,取得了较好的经济效益。     

A FULLY DIGITAL SENSORLESS DIRECT TORQUE CONTROL SYSTEM FOR SYNCHRONOUS MACHINE

ABSTRACT

A new sensorless controller based on direct torque control, for a synchronous machine is proposed. Using direct torque control, stator resistance is the only parameter of the machine which should be known. The use of reactive torque control simplifies the field current control loop. Initial stator induced currents are used to estimate the initial stator flux. The outputs of the control system are switching commands of stator inverter and rotor chopper.     

无速度传感器的转子变频调速装置

提出了一种新的无速度传感器测速方法,该方法是通过对转子变频调速装置主电路拓扑的电流流向进行分析,然后根据斩波器开通和闭合时刻的等效电路进行分析和建模,得到斩波电抗器两端电压与转差率之间的关系,从而间接得到电机的实际速度。该方法不受环境、机械振动等因素影响,测量快速、准确,可作为速度环的速度反馈信号。最后通过实验进行了验证,表明该无速度传感器的测速方法是可行、有效的。