笼型转子无刷双馈电机异步运行模式的实验研究

无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)通过改变控制绕组的联接与馈电方式,可实现异步、同步、双馈亚同步和超同步等多种不同运行方式。然而,目前尚缺乏对BDFM异步运行模式的详细研究。该文提出了BDFM"单馈异步"和"双馈异步"运行模式的概念,结合笼型转子BDFM的特点,阐述了两种异步运行模式的基本电磁关系,利用有限元分析得到了BDFM样机的气隙磁场波形,从而验证了两种运行模式均能产生恒定电磁转矩。通过对BDFM样机在两种异步运行模式下的有限元分析和实验数据对比,表明BDFM单馈异步运行模式与普通异步电动机的运行特性相类似,在双馈异步运行模式下转速仍满足BDFM的特征,且可通过改变控制绕组外串电阻实现调速运行。研究结果可为进一步深入研究BDFM的运行规律提供参考。     

无刷双馈电机全域多工况温度场的分析与计算

为研究无刷双馈电机(BDFM)的温度分布规律,分析了定转子间的热耦合、定子铁心与机壳间安装间隙的处理方法,考虑了导热系数随温度的变化以及散热系数随风速的变化,进而提出了定转子全域温度场计算模型。用有限元法计算了BDFM二维稳态和暂态温度场,揭示了不同结构和运行工况下BDFM的温度分布规律。结果表明,最高温度出现在接线盒附近的定子控制绕组;在控制绕组电流频率一定的情况下,增加散热翅高度、提高散热翅风速、减小负载转矩、降低控制绕组电压,可降低温升;采用控制绕组恒压频比控制策略,BDFM在双馈亚同步运行时的温升高于在双馈超同步运行时的温升,而在单馈异步运行和双馈同步运行时,温升明显降低。相似结构感应电机的温度实测数据验证了计算模型的正确性。     

不同转子结构无刷双馈电机的运行特性对比

在阐述无刷双馈电机(BDFM)不同转子结构特点的基础上,针对无公共笼条、带公共笼条、带公共笼条公共端环、笼条加磁障、凸极加笼条、ALA磁阻等6种不同转子结构的BDFM,进行了二维瞬态电磁场有限元计算,通过气隙磁场谐波的频谱分析,比较了不同转子结构对BDFM磁场调制效果的影响.研究了不同转子结构BDFM在单馈异步运行以及双馈同步、亚同步和超同步运行时的转矩与转速动态特性.探讨了在控制绕组频率一定的情况下,控制绕组电压大小对转矩和转速稳定性的影响.通过与相关文献的对比,验证了结果的正确性.研究结果揭示了不同转子结构对BDFM磁场调制效果和动态特性的影响,为BDFM的转子结构优化设计和运行稳定性的深入研究奠定了基础.     

无刷双馈电机转矩和转速的无源性控制

为了提高无刷双馈电机( BDFM)的控制性能,应用非线性系统的无源性控制(PBC)理论,研究BDFM的转矩和转速控制.从三相静止坐标系下BDFM的电压方程出发,导出了BDFM在dq轴转子速旋转坐标系以及功率绕组、控制绕组同步速旋转坐标系下的电压、磁链和转矩方程,建立BDFM的欧拉-拉格朗日方程,从能量的角度分析了BDF...     

直接转矩控制的无刷双馈感应电机的异步启动

针对无刷双馈感应电机( BDFIM)异步启动电流及启动转矩的解析分析不足的问题,利用等效电路推导出BDFIM异步启动阶段两个定子绕组的电流和启动转矩的解析表达式.分析结果表明,功率绕组的启动电流小于同容量的感应电机.针对BDFIM直接转矩控制系统牵入同步时电流大的问题,提出了磁链优先的方法,即在牵入同步的过程中,根据控制绕组磁链所在的扇区,选择合适的电压矢量,优先建立磁链,待磁链增加到设定的阈值时,再兼顾磁链和转矩.样机的实验结果表明,磁链优先的控制方法能够有效减小两个定子绕组的牵入电流.     

不同转子无刷双馈电机异步运行特性对比

基于无刷双馈电机(BDFM)等效电路电压方程,分析并推导了笼型转子BDFM异步运行时各个绕组中的电流,并以此得出BDFM转矩随转速变化的数学表达式。利用Ansoft/Maxwell建立了回路型、带公共笼条有公共端环及无公共端环三种不同转子结构BDFM有限元模型,并用有限元计算结果验证了解析推导的正确性;同时,对比分析了三种不同转子结构BDFM异步运行时调速性能随控制绕组串联电阻值的变化规律。     

不同转子结构无刷双馈电机的电磁和动态特性分析

简要介绍了无刷双馈电机(BDFM)的结构特点和工作原理,利用Ansoft/Maxwell建立笼型转子和磁障式磁阻转子的BDFM模型,进行了二维瞬态电磁场有限元计算,得出电机磁力线分布、气隙磁通密度波形,通过对气隙磁通密度波形的谐波频谱分析,得到了磁障式磁阻转子结构具有较好磁场调制效果。研究了由单馈异步牵入自然同步、亚同步和超同步运行状态的动态响应能力和机械负载突变时的转速转矩变化情况。结果表明磁障式磁阻转子BDFM在由单馈异步牵入自然同步、亚同步和超同步运行状态下,具有较好的动态响应能力,同时在加载时稳定性也较好,为进一步深入研究BDFM转子的优化设计和运行稳定性提供了参考。     

无刷双馈电机等效电路及运行状态分析

通过建立无刷双馈电机(BDFM)同步运行时的等效电路,将各电量分解为实部和虚部,推导了同步运行时的非线性数学方程,探讨了方程的求解方法.在等效电路的基础上,通过给定参数和输入条件,计算无刷双馈电机在控制绕组采用恒压频比控制方式下的输出转矩范围.仿真和实验结果证明,该等效电路能较好地反映无刷双馈电机同步运行时的运行状态,为分析计算提供了有效的工具,但是不能反映失步的问题,因此具有一定的局限性.     

基于定转子分数槽集中绕组的感应电机起动转矩特性分析

为对双馈风力发电机的启动转矩分析提供支持,针对双馈感应电机极对数多、功率因数低、很难实现大转矩的问题,采用分数槽集中绕组结构对双馈感应电机的绕组进行了优化。通过对比有限元仿真和实验数据,分析得出外电路激励下电机启动转矩随转子初始位置参变量而变化,寻找到最大转矩下的定转子轴线夹角,并利用公式推导证明了这一结论。     

无刷双馈电机的矢量解耦控制方法

无刷双馈电机(BDFM)特殊的结构特点,可以大大降低调速系统的容量,使其在调速系统中有着巨大的潜能.在国内外对BDFM研究的基础上,分析了目前在BDFM的闭环控制中基于同步参考系数学模型的矢量控制策略的实现.尽管标量控制可以用于低性能的调速系统,但迫切需要新型的控制策略来改善其动态性能,以扩大其应用范围.采用矢量解耦控制是一种有效可行的方法.     

基于矩阵式变换器的无刷双馈电机控制

开环运行的无刷双馈电机,其动态响应和稳态特性远远达不到最优,但由于其仅有一套绕组是可控的,驱动控制要比普通电机复杂。在无刷双馈电机转子速电流源数学模型的基础上,提出一种基于矩阵式变换器的功率因数控制和转速控制的闭环方案。仿真表明,该方案可以平滑转速,加快功率因数调节。     

无刷双馈电机的工作原理及电磁设计

无刷双馈电机是一种新型感应电机，它在风机和水泵的调速节能驱动方面有着广泛的应用前景。该文详细分析了电机的基本工作原理，推导出了电机的转速、电磁功率和转子感应频率等计算公式。在对谐波进行分析的基础上，提出了采用交叉短距式定子绕组和调整转子导条分布的方法来抑制高次谐波。最后结合电机设计实例，详细阐述了其电磁设计理论和设计方法。     

无刷双馈调速电机的绕组结构

本文研究了无刷双馈调速电机的定、转子绕组结构，并结合样机的研制（Ｐｐ＝３，Ｐｃ＝１）讨论了单定子绕组的组成、磁势与转子绕组的构成。虽然文中提出的绕组数据对电机的特性不是完美的，但提出的定、转子绕组的型式及定子绕组的出线对设计无刷双馈调速电机的单定子绕组及转子绕组是有指导意义的。     

无刷双馈电机起动与运行特性研究

基于无刷双馈电机的工作原理,对d-q轴坐标系下的数学模型进行了分析;采用Mat-lab/Simulink对无刷双馈电机控制系统的起动和运行特性进行了仿真研究。详细分析了无刷双馈电机在异步起动、超同步运行、直流同步运行、亚同步运行、带载运行这几种运行状态下的仿真结果,为今后进一步研究无刷双馈电机控制策略提供理论和仿真依据。     

无刷双馈电机时步有限元分析

为准确计算无刷双馈电机的暂态或稳态特性及其相应的磁场分布,提出一种场路耦合运动问题的二维时步有限元方法。其特点是：铁心饱和以及转子导条集肤效应可以直接在场的计算过程中加以考虑;采用的电路方程可以方便地处理无刷双馈电机定子绕组和转子端环的各种特殊连接方式,电压源可以是任意电压波型;三维端部效应可以通过传统的方法在电路参数中加以修正;采用耦合与约束方程来处理转子转动问题,而无须不断地对转子重新进行刨分。通过一台样机的算例和实验结果对比,表明所提出的方法是可行的。     

SPWM逆变器供电的无刷双馈电机调速系统仿真

无刷双馈电机的双轴坐标数学模型为电机的进一步仿真研究提供了方便。利用该数学模型，建立了SPWM电压型逆变器供电的无刷双馈电机调速系统的数字仿真模型，对其进行了动态性能的仿真；同时在此基础上，研究了软起动对电机起动性能的改善作用。     

同步电机异步起动过程的分析计算

为了模拟同步电机的准稳异步起动过程，本文考虑起动绕组的具体分布，建立了凸极同步电机稳态异步运行情况下的数学模型，并参考文献（１）建立了瞬态起动过程的计算模型。以一台６８０ｋＶＡ同步电机为例，以准稳态异步起动过程和不同条件下的瞬态起动过程进行了计算分析，得出了一些对实际工程有一定意义的结论。