高效永磁风力发电机的设计

介绍一种新型永磁风力发电机。在转速这化时,可保持输出电压恒定不变,从而保证在低风速时既可向负载供电,而在风速变大时,又可保证用电设备与蓄电池的安全,且具有效率高、体积小,重量轻,结构工艺简单等优点。     

大型双定子直驱永磁风力发电机电磁设计与仿真

为充分利用发电机的空间,提高直驱永磁风力发电机的功率密度和材料利用率,降低生产成本,解决运输困难等问题,设计了一种兆瓦级双定子永磁直驱风力发电机,将分数槽单节距绕组用于双定子直驱永磁发电机,使得双定子直驱永磁风力发电机实现了高功率密度、低定位转矩和低惯量的目的.用Visual Basic 6.0编制了双定子永磁发电机的电磁设计软件,用磁路的计算方法得到初步模型后,利用Maxwell有限元仿真软件进行建模、网格剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,利用先进的电磁设计软件和全面的电磁有限元仿真分析,完成了对大型双定子永磁直驱发电机的精确分析与设计.     

考虑磁场饱和的双定子永磁同步发电机的磁路模型

双定子永磁同步发电机(DS-PMSG)包括内外两个定子和中间的转子,一般的电磁场计算软件计算比较困难。建立DS-PMSG的磁路计算模型,利用铁磁材料的磁化特性曲线考虑磁场饱和,并同时考虑内、外两套绕组电枢反应对永磁磁场的影响,可对电机的性能参数进行计算,便于设计变量的及时快速调整。通过对1台3.3 kW样机的磁路计算和有限元计算的比较,证明了该模型的有效性和实用性。     

永磁式风力发电机的关键技术

采用永磁技术的风力发电机可以实现低速直接驱动,取消全部齿轮箱。简要介绍了永磁体材料的选取,以及延长机组运行寿命需注意的温度和加强冷却等问题,同时阐述了永磁电机的优缺点及机组的结构型式。     

双馈风力发电机仿真模型的S函数实现

双馈风力发电机是一个复杂的多变量非线性系统,利用Matlab软件中的S函数编程建立双馈风力发电机模型,并通过仿真验证了其正确性.     

一种双定子低速稀土永磁同步风力发电机设计研究

根据应用在风力发电装置中的稀土永磁同步发电机转速低、极对数多、体积大的特点,为了充分利用发电机的空间,设计了1种新型双定子低速稀土永磁同步发电机,利用ANSYS软件进行建模、剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,在发电机体积相同的情况下,通过对比单、双定子结构永磁发电机的性能参数,表明采用新结构的发电机的输出功率和输出电压有明显提高。     

双风轮风力发电机的建模与仿真

介绍双风轮风力发电机,一种新型的变速恒频风力发电机.其设计思想尚属首创,结构相对简单,坚固可靠,具有发电量高、成本低及在一定条件下独立供电等优点.此外,由于双风轮风力发电机的有功和无功功率均可调节,对电网可起到稳压、稳频的作用,提高了发电质量,预计在未来有着很好的应用前景.从坐标变换、电机的基本理论和双风轮风力发电机的原理出发,推导dq坐标系下的数学模型,并用Matlab/simulink仿真验证该模型的正确性,为今后该类发电机控制策略的研究及具体实现提供了理论基础.     

双定子盘式永磁同步发电机仿真及试验研究

盘式永磁同步发电机适于低速大转矩的场合,在风力发电领域具有较强的应用潜力。针对一台36槽30极的双定子盘式永磁同步发电机,采用有限元法对其空载气隙磁密、空载反电动势以及负载输出性能进行了仿真分析,对样机的气隙磁密、空载和负载的输出性能进行了试验测量。分析结果表明:最大气隙磁密的仿真值与测量值均较为接近,空载反电动势、负载输出电压的仿真波形与实测波形同样较为接近;在同一电阻负载下,发电机输出功率的计算误差为1.73%,仿真结果与试验结果具有较好的一致性。     

小型永磁同步风力发电机电磁设计及仿真

介绍了小型风力发电系统总体结构和工作原理,列举了3k W永磁同步风力发电机的主要技术参数。并对发电机的空载特性、负载特性进行了仿真计算分析,尤其是对定子是否采用斜槽时发电机的空载特性进行了对比仿真分析。     

基于转子瞬时功率谱的双馈风力发电机定子绕组故障诊断

提出一种基于转子瞬时功率谱分析的双馈风力发电机定子绕组故障的在线监测与诊断新方法。理论分析表明,与常见的电流或电压谱诊断方法相比,转子瞬时功率谱法既具有无需外加传感器与硬件设备的优点,又由于其特征频率不受转差的影响,当转差存在一定的跟踪或计算误差时,特征频率不会改变,具有很强的抗干扰能力。在PSCAD软件中建立了双馈风力发电机并网模型,对正常及故障状态进行仿真分析,得出转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中更具敏感性的结论。在动模实验室建立了定子绕组故障诊断的实验平台,进一步证明了转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中的可行性。     

双馈风力发电机定子电流检测系统容错控制

为提高双馈风力发电机运行可靠性,提出了一种定子电流传感器故障检测及容错控制方法。在电网电压矢量定向同步坐标系下,根据双馈风力发电机动态模型,建立了基于模型参考自适应方法的定子电流冗余在线观测器。通过建立参考模型和可调模型,使定子电流观测值实时跟随实际电流。在αβ坐标系下通过定子电流检测值和观测值的比较残差实现传感器故障的自诊断。在故障后以定子电流观测值为控制对象实现无定子电流传感器运行。所设计观测器准确度不依赖于定子电流测量值且对电机参数变化具有较好的鲁棒性。文中方法能够在定子电流传感器故障条件下及时判断出故障的来源,并实现故障后的容错控制。在双馈风力发电机实验机组上,对所提出理论的正确性和可行性进行了实验验证。     

双定子直驱无刷双馈风力发电机设计原则与反电势分析

无刷双馈电机具有固有极数高、无刷可靠、变流器功率小的优点,而且可实现变速恒频发电,特别适合大型直驱风力发电系统。针对直驱风力发电机的大径长比,转子内腔空间不能被充分利用,导致电机功率密度低的问题,本文提出了一种具有双定子结构的无刷双馈风力发电机。首先设计了一台3 MW,25 r/min的单定子无刷双馈发电机,并在此电机的转子内腔中增加了一个定子,形成双定子的电机结构。通过改变槽数、绕组匝数、槽宽等进行了多方案对比,最终确定电机的相关参数,并利用有限元法,分析了电机的空载反电势波形。结果表明,所设计的双定子直驱无刷双馈风力发电机具有良好的空载特性。     

永磁直驱风力发电机定子绕组电压分布仿真计算与测试

变频器产生的高频重复激励脉冲会在电机定子绕组上产生不均匀且高幅值的过电压,从而加速电机绝缘系统老化甚至产生故障。本文基于暂态分析软件PSCAD/EMTDC,建立了2.5 MW永磁直驱发电机的三相定子绕组等效电路模型,并应用有限元方法计算了对应等效电路的分布参数。同时为了验证仿真计算结果的有效性,搭建了实验测试平台。结果表明：在三相脉宽调制脉冲电压的作用下,该永磁直驱风力发电机的定子绕组对地、线圈间以及匝间的过电压幅值沿电机接线端子到绕组中性点均呈现减小的趋势。实验测试结果进一步验证了三相定子绕组等效电路模型的准确性。     

模块化定子永磁风力发电机及其控制

针对海上风能开发和利用,提出和设计了一种新型结构的永磁风力发电机。所提出的电机由多个空间均匀移相的模块化定子永磁发电机(MSPMG)组成,每个MSPMG是独立的单相双凸极电机,每个定子模块包含永磁、齿极和线圈,减小了模块间的磁耦合和线圈互感。通过分析MSPMG的电磁特性和发电原理,基于变分原理推导出MSPMG的最优功率控制策略,利用单相H桥全控整流电路实现了对电枢电流的控制。有限元分析证明MSPMG各个模块间的磁路耦合很小,运行状态相互独立,因此该电机具有很强的容错运行能力。基于软件仿真证实了所设计电机及其控制策略的正确性和有效性。     

基于定子电压定向的双馈风力发电机功率控制

本文介绍了一种基于定子(电网)电压定向的双馈风力发电机输出功率控制策略。此控制策略无需测量定子磁链,可实现发电机输出有功、无功功率的独立控制。并根据此控制方法,使用Matlab/Simulink软件构建了一个用于1.5MW双馈风力发电机的输出功率控制系统,仿真验证了在有功功率、无功功率或电网电压出现降落的条件下,该控制策略的有效性。     

永磁同步风力发电机定子绕组电压分布特性研究

为了给变频风力发电机绝缘结构设计提供更加准确的输入电压,本研究以永磁同步风力发电机定子绕组为研究对象,利用MATLAB软件搭建电缆与电机定子绕组线圈等效电路模型,分析了变频器输出的电缆长度、脉宽调制（PWM）脉冲上升沿时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。结果表明：随着电缆长度的增加和脉冲上升沿时间的缩短,电机端、绕组对地及匝间最大电压都增大,对地最大电压由中间线圈转移至首线圈,当脉冲上升沿时间为2.0μs时,绕组内部电压分布已经趋于均匀化。     

大型定子内永磁风力发电机的设计

提出新型定子内永磁发电机的基本结构和工作原理,根据国内风力发电设备生产和应用的实际情况,进行1.5 MW定子内永磁风力发电机的设计工作.接着提出定子内永磁风力发电机的主要设计参数和设计原则,最后给出直接驱动定子内永磁风力发电机的设计实例.设计和分析结果表明大型定子内永磁风力发电机设计方案的可行性和正确性.     

一种双馈风力发电机的电磁设计方法研究

对双馈风力发电机的设计既不同于同步电机,也不同于异步电机的特点,现根据双馈风力发电机的功率转化关系和其等效电路,运用等效磁路法结合以定子电流为基准以功率核算为准则的方法,对一台5.85MW的大型双馈风力发电机进行了电磁设计。并将设计结果和试验测试数据进行了对比分析,说明了该设计方法的正确性,取得了很好的效果。     

无刷直流电动机的设计(ⅩⅢ)

无刷直流电动机在磁路结构上的最大特点是采用永磁体作转了，而定子结构基本上与交流电动机相似。转子结构形式主要有圆柱式、星形式和拼块式三种，如图31所示。     

无刷双馈风力发电机的建模与仿真

传统坐标下的无刷双馈风力发电机的控制是非常复杂的,为了简化控制策略,利用坐标变换技术,推导出无刷双馈风力发电机在控制绕组坐标下的数学模型。在MATLAB\SIMULINK环境下搭建了相应的系统仿真模块,对变速恒频无刷双馈风力发电机模型进行了仿真研究。