绕组式永磁耦合调速电机设计与分析

变频器调速技术虽可实现调速,但结构复杂,易受到电磁干扰,影响设备运行的可靠性。此外,当电网电压波动时,变频器难以保证整个系统正常运行。因此,在发电厂等苛刻环境下的应用受到限制。针对以上问题,提出了一种新型绕组式永磁耦合调速电机,离合采用非机械接触结构,减少了机械损耗;可直接对电动转子进行串级调速,调速迅速,且具备抗电网低电压穿越的能力。通过建立绕组式永磁耦合调速电机有限元分析模型,开展了仿真分析研究,结果表明该电机具备调速功能且转矩稳定,在工业领域中具有广阔的应用前景。     

火电厂给煤机变频器低电压穿越改造技术的研究与应用

为了提高贵溪火电厂给煤机变频器的低电压穿越能力,采用"一拖一"控制模式对给煤机组变频器进行技术改造,针对火电机组给煤机变频器发生电压骤降或短时中断造成变频器跳闸保护、给煤机机组停机进而威胁电网的稳定运行,提出了利用电压跌落测试系统来对给煤机变频器调速系统进行低电压穿越测试的方法,并通过现场试验,验证了低电压穿越改造后贵溪火电厂给煤机变频器的低电压穿越能力满足技术指标要求。     

具有低电压穿越能力的Quasi-Z源间接矩阵变换器电机驱动控制系统

Quasi-Z源间接矩阵变换器(QZS-IMC)具有高的电压增益、强的抗干扰能力,尤其是对电网电压跌落具有穿越能力。首先,分析QZS-IMC的运行原理,建立其数学模型;在此基础上,将其应用于电机驱动系统,提出一种具有低电压穿越能力的QZS-IMC感应电机驱动系统。所提出的电机驱动系统在输入电源电压跌落时可以自动调节升压比,以确保变换器输出电压恒定而不影响电机运行。所提出的电机驱动系统最大限度地利用了逆变级调制度,通过调节整流级调制指数和直通占空比进行电机调速,可降低QZS-IMC系统的损耗。对所提出的QZS-IMC电机驱动系统进行了仿真和实验测试,结果表明,所提出的新型调速系统具有优良的低电压穿越能力,而且实现了高效率运行。     

永磁风电系统网侧变流器低电压穿越控制策略

针对电网电压对称跌落时永磁直驱风电系统低电压穿越能力的问题,在网侧控制中提出使用电机侧与电网侧的功率差信号来稳定直流侧电压,并且根据电压跌落深度控制无功和有功功率的输出大小,构成功率外环与电流内环双环控制系统。仿真结果表明,在电网电压跌落20%以内且持续时间不大于0.2 s时,该控制策略保证了直流侧电压稳定,有助于提高无功功率注入电网及恢复电网电压。     

电网电压跌落对永磁同步电机风电系统的影响

为了研究电网电压跌落对永磁同步电机风电系统的影响,进行了实验室实验并构建永磁直驱风电系统的仿真模型,分别对永磁同步发电机和变流器进行控制,分析当电网电压跌落30%(2 s)、跌落50%(0.5s)以及跌落85%(0.2 s)三种情况时电机和变流器的运行情况。实验结果和MATLAB R2007a/SimuLink仿真结果表明,永磁同步发电机转速跟踪很好;发电机侧输出电流近似正弦;在电网电压跌落的同时还能对电网提供一定的无功支持,直驱式永磁同步电机风电系统具有较强的低电压穿越能力。     

一种模拟直驱永磁风电机组低电压穿越的试验系统

随着直驱永磁风力发电系统并网容量逐渐增加,电力系统对其低电压穿越能力也做出了明确规定,因此直驱永磁风电机组的低电压穿越算法成为近年研究热点,而算法的研究需要硬件平台的支撑。针对这个问题,构建了一套直驱永磁风力发电机组的低电压穿越试验平台。试验平台主要由模拟风力机、永磁同步电机、全功率变流器以及模拟电网组成。在模拟风力机设计时,基于直流电机的电磁转矩特性,控制其电枢电流使直流电机输出转矩实时跟踪风力机的转矩,并采用减速箱和飞轮来模拟实际风力机的低转速特性和大惯性特性。为验证试验平台的运行效果,采用了一种应用于全功率变流器的有功无功协调控制策略,在电网电压跌落时,优先向电网传输所要求的无功功率,在此基础上最大限度地向电网传输有功功率。试验结果表明:搭建的试验平台可稳定运行,在电网电压跌落至60%时,应用有功无功协调控制策略可实现低电压穿越,并使电网电压提升了11%。     

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。     

永磁直驱同步风电系统并网运行仿真

针对永磁直驱同步风电机组(D-PMSG)并网问题,构建了经背靠背双PWM全功率变流器并网的D-PMSG仿真模型,包括电网电压正常情况下的稳态并网模型和电网电压跌落情况下的并网模型.在系统稳态并网时,运行于最优功率模式,控制逆变器运行于单位功率因数,使风电场有功出力最大;在电网电压跌落时,系统运行于无功补偿模式,为电网提供无功支持,提高系统低电压穿越能力.仿真结果表明所建立的D-PMSG模型不但可以实现最优功率并网而且具有良好的低电压穿越能力.     

热电厂给煤机低电压穿越改造技术研究

电网电压短时跌落会造成厂用电压降低,触发变频器的低压保护,使变频器闭锁输出,最终导致非停事故。为保证机组安全稳定运行,热电厂为给煤机变频器各加装一套抗低电压穿越装置。本文分析了变频器低电压穿越治理原理,比较三种低电压穿越改造方案的性能,根据现场特点选用了"厂用直流220V+隔离功率模块"方案,最后对该方案进行试验验证。     

具有不同转子匝数的新型双馈风力发电机低电压穿越能力的瞬态性能分析

分析了转子绕组匝数可变的双馈风力发电机在电网电压跌落时的瞬态性能。该电机通过转子绕组的匝数变化,来抑制转子电流上升,实现低电压穿越。本文建立了基于Matlab/Simulink的仿真模型,分别对全电压跌落和部分电压跌落两种情况下的低电压穿越能力进行分析,并讨论匝数变化的参数n取值对于瞬态性能的影响。分析得出了不同电压跌落情况下,绕组匝数对电机性能影响均有所不同。最后,本文给出了7.5kW样机的测试结果,验证了该新型结构双馈风力发电机能够有效实现低电压穿越。     

NdFeB永磁汽车起动电机分析

NdFeB水磁汽车起动电机是一种很有发展前途的新型电机.本文论述了该种电机在设计过程中其永久磁钢尺寸、电机极数的选择原则,阐述了其不同于普通电机的特殊制造工艺,并将该种电机与传统的励磁式起动机性能进行了对比.作为说明,最后举出了两个NdFeB起动电机实例.     

Studies on thrust characteristics of high‐thrust spiral motor

Linear actuators are used in various industrial applications. Conventional linear actuators are a combination of a rotational motor and a ball screw, a hydraulic actuator, or a linear motor. However, these actuators have some demerits. This paper proposes a spiral motor (SPRM) that comprises a helical stator and a helical mover. Owing to its helical structure, the SPRM can be expected to show better performance compared to the conventional linear actuator. A stator and a mover are shown in Figs. 1 and 2, respectively. Helical motion is obtained by this motor and only linear motion is extracted by canceling rotational motion at the end effector. There are two types of SPRMs. One has no ball screw on the output axis, while the other has a ball screw. The former can be used in a direct drive system. However, the gap between the stator and the mover should be controlled because the motor is a magnetic levitation system without a ball screw. Further, the motor requires two three‐phase inverters. The other motor is easy to control because it does not require gap control. However, the motor is inferior to the first motor with regard to position control since the friction in this motor is larger. In this study, a prototype of the SPRM is developed. The prototype constructed is a motor with a ball screw. In this motor, the stator and mover are made of block cells. The stator block is shown in Fig. 3 and the mover block is shown in Fig. 4. The prototype of the SPRM shown in Fig. 5, is developed by using these two blocks. An experiment is conducted to examine the driving of the SPRM. The experimental result is shown in Fig. 6. From this result, it is evident that comprising a helical stator and a helical mover can generate linear motion. Another experiment is conducted for measuring the thrust characteristic of the motor. The result obtained is shown in Fig. 7. From the figure, the thrust constant of the spiral motor, K_f, is obtained as 538.0 N/A. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 177(2): 58–64, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21168     

存在箝位效应的直流和交流电动机

直流电动机中的电刷能够指示直流励磁磁极的位置,又可以控制电枢电流的相位,直流电动机应是箝位电动机。本文通过理论分析阐明了箝位效应与直流电动机性能特征之间的关系。箝位和同步是两种不同的运行特征,具有直流励磁磁极的电动机可以据此分成两类型电动机。自控式"同步电动机"是用磁极位置传感器接替原直流电动机中的电刷及其箝位功能并对三相电枢电流之相位直接控制的箝位电动机,而矢量变换控制的"同步电动机"实际上是间接控制三相电枢电流相位的箝位电动机。     

"自控变频同步电机"系统中的交流电机是箝位电动机

针对直流电动机中电枢磁动势的轴线位置由电刷决定的特征,提出了箝位概念,指出自控变频乃是箝位效应的直接后果。对作为电机类型名称的"同步"一词之含义作了明确地阐述,同步电动机是无箝位电动机,稳定运行的同步电动机内频率与本机转速之间的因果关系是以恒定的频率为因。直流电动机是箝位电动机,箝位效应使直流电动机中频率与转速的因果关系颠倒成以易变的转速为因,直流电动机具有优良的控制性能以及无振荡的特性都与箝位的存在密切相关。"自控变频同步电机"系统中的电动机应是交流箝位电动机,而不是同步电动机。     

关于发展我国超高效率电机的一些考虑

介绍了国外超高效率电机的现状,以及国内发展该类电机的意义,提出了对超高效率电机能效指标的一些考虑,并指出发展这类产品应着重在新材料,新工艺和优化设计上采取措施,以控制电机成本的增加,以利于推广应用。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

印制绕组电机的设计要点

阐述了印制绕组电机的设计要点，这些要点将直接影响到印制电机的性能。     

关于发展我国超高效率电机的一些考虑

介绍了国外超高效率电机的现状，以及国内发展该类电机的意义，提出了对超高效率电机能效指标的一些考虑，并指出发展这类产品应着重在新材料，新工艺和优化设计上采取措施，以控制电机成本的增加，以利于推广应用。     

永磁交流伺服技术及其进展（续3）

本文为“永磁交流伺服技术及其进展”(见1990年《微电机》第4期)的续篇,介绍伺服驱动器的组成和工作原理,交流伺服驱动器与直流伺服驱动器的主要差别,及直流伺服电动机、同步型交流伺服电动机和异步交流伺服电动机三类电机性能特点的比较。     

Windows95环境下单相异步电机CAD系统

利用面向对象技术、多文本窗口及菜单技术，将单相异步电机的设计过程加以抽象、概括，用ＭＳＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ４．０语言开发了通用性极强的单相异步电机ＣＡＤ软件，并且包含了数据库管理系统。具有较强的文字、图形辅助功能，在中文Ｗｉｎｄｏｗｓ９５环境下运行，操作非常简便。