六相永磁同步发电机的整流稳压电路仿真

针对六相永磁同步发电机励磁不可调,转速的变化和负载电流的变化都将造成输出电压不稳定的缺点,对六相永磁同步发电机发出的六相交流电采用带平衡电抗器的双三相全控桥并联的开关式稳压整流电路进行整流,控制方式采用闭环控制,使得整流输出直流电压恒定,不随着发电机转速和负载电流的变化而变化.利用Matlab的Simulink和PSB两个工具箱建立了六相永磁同步发电机的整流稳压电路仿真模型对该整流电路进行了仿真.仿真结果表明该稳压整流电路输出直流电压值不随发电机输出电压变化而变化,负载电压稳定时间快、无尖峰、脉动小.     

多相整流永磁同步发电机绕组内部相间短路的故障分析

该文将多回路法与有限元法相结合,建立了多相整流永磁同步发电机系统绕组内部相间短路的通用数学模型,可计算永磁电机正常及绕组内部故障工况的电气量分布,不仅适用于每相单分支的多相电机,还适用于每相多分支的情况。在一台特制的六相双分支永磁同步发电机样机上进行了故障实验,实验结果和仿真结果相吻合,验证了数学模型的正确性。在准确计算绕组电流的基础上,进一步计算了故障前后样机内部的温度场分布,结果表明故障导致样机内部温度不再均匀分布。根据仿真和实验结果,分析了该样机相间短路的故障特点,并说明了短路点附近明显升温对永磁电机的严重影响以及不同组三相绕组间相间短路引起整流桥中某些二极管过电流的潜在危害。该文研究为多相永磁同步发电机内部相间短路故障检测提供了依据。     

变速永磁同步发电机系统及控制策略

变速、变负载的永磁同步发电机一般需要电力电子装置进行整流与直流稳压,由此构成了基本的永磁同步发电机系统。该系统既可提供直流电源,也可经逆变后提供交流电源或并入交流电网。本文对基本永磁同步发电机系统的常见结构与控制策略进行综述,分析了其优缺点。     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。     

永磁风力发电机无位置传感器PFC整流控制

针对采用永磁同步发电机(PMSG)的小型风力发电系统中因不控整流导致的发电机电流谐波大、整流电压不可控等问题,采用一种利用单相功率因数校正(PFC)电路对PMSG每相定子绕组分别整流的方法,提出了该PFC整流系统的无位置传感器控制算法。利用PMSG和PFC主电路的数学模型,估算出发电机感应电动势;设计一种等效积分器,用于电动势观测转子磁链;用锁相环(PLL)检测发电机磁链矢量相位,为PFC电流控制提供参考。仿真和实验结果表明,采用该控制算法的PFC电路能有效地抑制发电机电流谐波,稳定整流输出电压。     

MP-MMC驱动六相永磁风力发电机建模及控制研究

针对多相模块化多电平变流器(MP-MMC)驱动多相发电机的控制问题,基于矢量空间解耦理论,建立Y移30°六相永磁同步发电机(PMSG)在旋转坐标下的数学模型;将传统三相MMC拓扑结构推广至六相,并驱动六相永磁风力发电机。在控制上采用电流矢量解耦方法对六相永磁风力发电机的输出电流进行跟踪,同时对系统谐波成分加以抑制;对于MMC内部子模块电容电压稳定、环流抑制,采用闭环均压策略进行控制。最后通过在软件中搭建仿真模型,对发电机稳态运行以及功率突变时运行状态进行模拟,仿真结果表明:该系统具有良好的输出特性和鲁棒性能,验证了MP-MMC能够有效驱动六相永磁发电机实现平稳发电。     

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。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术

当前主流的风力发电系统采用"双馈电机 双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流 升压斩波 SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。     

六相永磁同步发电机的容错控制

为了实现六相永磁同步发电机缺相后的矢量控制,根据定子磁动势不变原则,以定子铜耗最小为优化目标,分别对不同中性点连接方式下的六相永磁同步发电机缺两相的电流进行求解,对比了两者的优劣性。根据缺相后的变换矩阵,建立了缺两相时的六相永磁同步发电机的数学模型,并由此提出缺相后的解耦容错控制方法。为真实模拟发电机的缺相运行,建立了发电机从正常到缺相的统一模型,并通过切换控制策略,有效减少了缺相后的转矩脉动。仿真结果验证了统一模型的可行性和容错控制算法的有效性。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的 AC-DC-AC 变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive System, MRAS）的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

直驱式六相永磁同步风力发电机最佳风能追踪控制

为提高直驱式风力发电系统的机组容量和可靠性,采用六相永磁同步发电机并联双PWM变频器的方案。根据风力机输出特性,分析风电机组追踪最佳风能过程,比较最优叶尖速法和爬山法的优劣,提出一种将两者相结合的风力发电最佳风能追踪控制方法。分析六相永磁同步发电机数学模型,基于所提出的最佳风能追踪方法,给出六相电机矢量控制策略。基于Matlab/Simulink构建了六相电机和风电变流器模型,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行了仿真,仿真结果验证了提出的控制策略可行。     

航空高压直流电源系统多相电机的容错控制

根据航空高压直流供电系统中270V的供电要求以及飞机对安全性要求的特殊性,研究了当多相发电机出现故障时整流系统的容错控制策略,以双Y移30°永磁同步发电机的一相开路为例,采用一种基于定子幅值最小的容错控制方法对电机进行电流优化,并利用滞环PWM电流控制技术对整流系统进行控制,保证一相开路后的双Y移30°永磁同步发电机整流系统在负载变化和电机的转速发生突变的情况下保证输出的直流电压迅速恢复到270 V并保持恒定。通过在Simulink上建立发电整流系统的仿真模型,得出的仿真结果证明了方法的可行性。     

永磁直驱风力发电机无传感器矢量控制研究

在背靠背直驱永磁风力发电系统中,无传感器控制技术一直是研究的热点.在双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,设计了一个基于饱和函数的新型滑模变结构观测器,用于估算电机的转子位置和速度.利用估算的结果,实现了永磁直驱同步风力发电机组的无传感器矢量控制.仿真和实验结果表明该设计的滑模变结构控制器对负载扰动具有很强的...     

不同整流系统对直驱永磁风力发电机的性能影响及选型评估

在设计兆瓦级永磁直驱风力发电机组时,为降低整个机舱的重量,必须使多极永磁同步发电机具有较高的功率密度,这就需要其具有较高的电感值。因此,发电机出口侧整流器类型的选择对发电机的功率、效率,以及风力发电机组的产能具有非常大的影响。对电机模型及常用的变流系统控制策略进行了介绍;再以金风科技股份有限公司1 200 kW直驱永磁同步发电机为实例,对不同整流系统下,电机磁链、电流、功率等参数的特性曲线进行了理论分析及对比说明,详细阐述了二极管整流、串联电容补偿二极管整流、并联电容补偿二极管整流及晶体管主动整流这四种整流系统对发电机运行性能的影响;最后,针对不同整流系统的控制策略及其电机的设计特点对四种整流系统的选型方案进行了综合评估。     

同步发电机整流系统的时域模型与瞬态计算

同步发电机整流系统的时域数学模型和瞬态特性对分析电力系统在扰动下的瞬态电磁响应有重要意义。以模式分类为基础,提出一种整流器统一数学模型,适用于整流器的各种工作模式。通过与实测数据对比证明该模型和计算方法的正确性。将整流器统一模型和同步发电机、负载的模型一起构成了同步发电机整流系统的时域模型,编制程序模拟系统的两种瞬态电磁特性。所得结果可用于进一步研究小型独立电力系统的数学模型和瞬态电磁特性。     

直驱永磁同步风力发电机侧系统建模及仿真

为深入研究直驱永磁同步风力发电机组的高性能控制,研究了直驱永磁同步发电机侧系统构成、原理及建模方法,分析了风力机与永磁同步发电机、电压空间矢量(SVPWM)整流原理及其建模,基于双闭环PI控制搭建了机侧系统仿真模型。通过仿真与分析,证明了双闭环PI控制策略在4种不同风速下实现最大功率追踪的可行性。该系统模型的建立为机组高性能控制的研究打下基础,对于深入理解直驱永磁同步风力发电系统运行原理及推广应用具有重要意义。     

永磁直驱风电变流器无传感器控制研究

永磁直驱风力发电系统是一种新型的风力发电系统,具有广泛的应用前景。背靠背的全功率变流器是直驱型风力发电系统中的关键设备,既要实现对电网转换优质电能的功能,又要对永磁同步发电机(PMSG)进行控制。永磁同步发电机的无传感器控制技术具有重要的研究意义。根据永磁同步发电机的数学模型,利用其电磁、电气关系,提出了一种基于转子磁链闭环锁相环的永磁同步发电机位置的估算算法。通过仿真和实验结果表明,利用该估算方法能够准确计算出永磁同步发电机的位置,并可以利用其对永磁同步发电机实现有效的控制。     

六相永磁同步电动机矢量控制系统分析与仿真

分析了永磁同步电动机在六相静止坐标系下的数学模型,基于空间矢量解耦的方法,建立了六相永磁同步电动机在两相同步旋转坐标系下的数学模型。在Matlab/Simulink环境下构建了六相永磁同步电动机矢量控制系统仿真模型。仿真结果验证了所建数学模型和仿真模块的正确性,证明了六相永磁同步电动机矢量控制系统具有动态响应快、稳态精度高、转矩脉动小等优点。     

带整流负载的六相方波永磁发电机建模仿真

建立一个普适的发电机数学模型可以有效地帮助人们了解和优化发电机性能。首先简述了六相方波永磁发电机的定转子结构,计算了电机的电感矩阵,利用解析法建立了电机的基本数学方程,然后将电机与整流负载联系起来,共同建立了系统方程。通过系统方程,在MATLAB纯代码环境下建立整个系统的数学模型,并进行仿真计算。最后将仿真计算结果与原理样机实验数据对比,确认了所建立模型的正确性和有效性。