圆筒型Halbach永磁单相直线发电机的设计与分析

为了提高海洋表面小波浪能量转换成电能的效率,提出了一种圆筒型Halbach永磁单相直线发电机的结构模型,采用有限元分析法对该永磁单相直线发电机的内部电磁场动态特性进行分析。根据分析电机结构参数对电机性能的影响,优化了电机齿槽结构。分析Halbach永磁体结构的充磁角度的不同对电机磁场性能和磁密曲线的影响。采用磁场能计算的方法对电机的定位力波动进行分析。最后,给出了电机在小波浪运行情况下的实验测试结果。分析和研究表明:圆筒型Halbach永磁单相直线发电机具有磁场正弦性高、定位力波动幅值小、能量转换效率高、结构简单、应用成本低等特点,在海洋波浪能发电领域具有较好的应用前景。     

带感性负载时三相永磁同步发电机电压特性及设计研究

对带感性负载三相永磁同步发电机的电压特性进行了研究分析,提出了合理设计电机参数可有效减少电压变化率的永磁同步发电机设计理论。对不同xd/xq比值的永磁同步发电机的电压变化率进行了仿真计算,设计了一台12kW三相永磁同步发电机样机,实际结果验证了设计理论的有效性及实用性。     

高速永磁发电机的设计与电磁性能分析

由于结构简单、高效率和高功率密度,永磁转子成为高速电机的首选结构,然而转子的高速旋转和定子的高频供电,对高速永磁电机的电磁与机械设计提出了新的要求。该文在分析高速永磁电机设计特点的基础上,对一台60 000 r/min、75 kW的高速永磁同步发电机进行了电磁与结构设计,基于场路耦合有限元法分析了高速永磁同步发电机的空载和负载特性,计算了负载运行时电机的电磁与机械损耗,并进行了电机的温升场分析。计算的结果表明,高速永磁发电机的设计合理,电机性能能够满足设计要求。     

2极单相稀土永磁同步发电机的试制与研究

阐述了2极单相永磁同步发电机定转子结构的特殊性及本次研究采取的措施,由同步发电机稳态运行时的电压平衡方程式可以出要减小永磁同步发电机的电压调整率,必须设法减小其同步电抗;并对单相永磁同步电机的特殊性进行了描述。设计并制作了2kW样机,试验结果令人满意。     

永磁同步发电机可控整流发电系统电机参数设计研究

永磁同步发电机宽转速恒压发电系统作为一种供电电源系统,以其高功率密度、高效率、高可靠性等优点得到了越来越广泛的应用。本文针对永磁同步电机可控整流发电系统电机参数设计展开研究,考虑永磁同步发电机运行电压、电流限制以及可控整流发电系统输出性能指标等约束条件,通过理论分析给出了满足系统设计需求的永磁同步发电机参数选取范围,揭示了系统各运行约束及运行性能指标与电机参数选取之间的内在联系,为实际系统中永磁同步发电机参数设计提供指导。     

新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。     

基于SEMIHEX接法永磁同步电动机单相运行稳态性能

为了更加全面深入地研究SEMIHEX接法的优越性,将该接法应用于异步起动三相永磁同步电动机的单相运行上。首先,给出了异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗表达式,并且基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析;然后,提出了单相运行时的稳态性能计算方法;最后,设计了一台异步起动永磁同步电动机作为试验样机,将其按照SEMIHEX接法进行改接,进行了稳态试验研究。结果表明,三相永磁同步电动机采用SEMIHEX接法单相运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。因此,可以在实际应用中设计较低功率因数的异步起动永磁同步电动机,采用SEMIHEX接法单相运行时,在电路中接入电容器,来提高功率因数。     

基于Halbach阵列的永磁风力发电机的设计与优化

为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。     

2kW直驱式永磁同步风力发电机设计与仿真

针对现有永磁风力发电机结构存在的不足,分析设计了一种新型直驱式永磁同步风力发电机。应用磁路法对电机进行了电磁设计,初步确定了电机的主要尺寸参数;采用有限元数值方法分析了其空载和负载情况下的磁场分布规律,获得了永磁同步发电机的电磁特性,验证了电磁设计的正确性。     

双电压航空永磁同步发电机设计研究

利用磁路计算法设计了一台双电压航空永磁同步发电机,电机指标达到设计要求。并利用有限元法分析了发电机在稳态、动态输入及动态输出等不同工况下电机电压及电流的变化情况。研究对于提高双电压航空永磁同步发电机设计水平,掌握双电压航空永磁同步发电机的运行特性有着重要的意义。     

单相永磁同步电动机的一种研究方法

在单相电力拖动装置中,使用单相永磁同步电动机替代传统的单相异步电动机是发展的必然趋势,然而目前单相永磁同步电动机的相关研究文献较少.本文基于简化的等效磁路、等效电路模型,利用电压迭代法编写出单相永磁同步电动机的设计软件SPPMSM v1.0,该软件的设计结果很好的满足了样机的设计技术要求.然后采用Ansoft公司的Maxwell软件,建立了单相永磁同步电动机(SPPMSM)的系统仿真模型.在所建立的模型基础上,对单相永磁同步电动机的基本特性和运行性能进行了仿真研究.仿真结果可以用来指导这种新型电机的设计.     

Dynamic stability study of an isolated wind-diesel hybrid power system with wind power generation using IG,PMIG and PMSG: A comparison

This paper presents a comparative study of reactive power control for isolated wind-diesel hybrid power system in three different cases with wind power generation by induction generator (IG), permanent-magnet induction generator (PMIG) and permanent-magnet synchronous generator. The synchronous generator (SG) is used with diesel engine set. A mathematical model of the system based on small signal analysis, is developed considering reactive power flow balance equations. The variable reactive power needed by the system is provided by a static synchronous compensator (STATCOM) when wind power generation is done by IG and PMIG. When permanent-magnet synchronous generator (PMSG) is used for wind power generation, the variable reactive power demand is fulfilled by a voltage source converter (VSC) which is on the load side. A new mathematical approximation model for VSC connected with PMSG is proposed such that the voltage source converter fulfills the increased reactive power requirement of load and also increases its active power equal to the increased input wind power. Proportional and integral (PI) gains of the STATCOM and VSC controllers are optimized using integral square error criterion (ISE). The dynamic responses of the system for small (1%) step increase in load reactive power with and without 1% step increase in input wind power are shown. The paper also shows the dynamic responses of the system for random step change in load reactive power plus random step change in input wind power. The MATLAB/SIMULINK environment is used for simulation.     

Analysis of single-phase line-start permanent-magnet motor considering iron loss and parameter variation with load angle

This paper presents analysis and design methodology of single-phase line-start permanent-magnet synchronous (LSPM) motors. The d-q-axes inductances of LSPM motors have a nonlinear variation according to the current and the load angle. The variation of d-q-axes inductances due to load angle is calculated by finite-element method in steady state. Iron loss is analyzed considering the harmonics of the flux density waveforms using iron loss curves. The validity of the presented analysis method considering the variation of the d-q-axes inductances is verified by comparison with experimental results.     

Fundamental characteristics of a brushless and self-excited sinusoidal-wave single-phase synchronous generator having a two-phase field winding excited by a half-wave rectified current

It is desired from the viewpoints of maintenance and construction to make single-phase synchronous generators of brushless and self-excited types. A novel brushless and self-excited single-phase synchronous generator was devised by one of the authors. The stator exciting current is made to flow simultaneously with the load current in the armature winding. Thus, the iron core for the magnetic circuit can be both for the synchronous generator itself and for the exciter. Experimental studies of the brushless and self-excited single-phase synchronous generator of which the rotor winding is used as a rotor exciting winding and a field winding are described in this paper. In the proposed generator, the rotor is provided with a balanced two-phase field winding to improve the voltage wave distortion. The terminal voltage of this generator can be kept constant in spite of the load variation. Therefore, the proposed synchronous generator can be expected to be used widely.     

基于Ansoft的永磁同步发电机建模与仿真

利用Ansoft软件中的RMxprt和Maxwell 2D模块建立了永磁同步发电机(PMSG)的系统仿真模型。通过对PMSG模型进行瞬态仿真,得到它的反电动势曲线、相电流曲线以及气隙磁密分布曲线。仿真结果为永磁同步发电机的进一步优化设计提供了理论依据。     

复合励磁永磁同步发电机励磁控制器的设计

介绍了双电压复合励磁稀土永磁同步发电机的基本结构和工作原理,给出了基于单片机P87LPC769的励磁控制器的硬件和软件设计.通过样机实验,验证了该励磁控制器的可行性和稳定性.     

稀土永磁同步发电机的设计特点

介绍了稀土永磁同步发电机的永磁磁路设计以及电磁设计上的一些特点，简要分析了永磁同步发电机的电压调节，改善电压波形以及永磁体的最佳工作点和最大去磁工作点之间的关系，得到了有用的结论。     

风力发电并网控制系统的实验研究

风能是清洁的可再生能源,风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式.介绍了一种利用永磁同步发电机获得风能,并通过AC/DC/AC方式将电能输入电网的小容量风力发电并网模式.根据这种风力发电并网模式搭建的实验平台通过整流、直流斩波升压和逆变3部分将风力发电机输出的电能送入三相电网.该实验平台以永磁同步发电机的输出为模型,对并网电压、电流的谐波、相位、功率因数等参数进行实验分析.电能质量符合并网要求.     

永磁磁阻发电机的电压控制

普通永磁同步发电机由于励磁不可调,端电压随转速或负载变化而变化,影响了供电品质.本文提出一种永磁磁阻发电机的电压控制策略,通过与发电机并联的电力电子装置,对其补偿适当励磁所需的无功电流,来保持发电机端电压的稳定.本文阐述了该发电机系统的结构、原理、电机的数学模型和电压控制方法.仿真实验证明该方法可在一定的转速和负载变化范围内保持端电压不变,补偿电流较小.