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。     

双定子无刷双馈发电机绕组分布对性能影响分析

针对传统无刷双馈发电机存在功率密度低的问题,提出改善功率密度的一种新型笼障转子耦合双定子无刷双馈发电机.由于该发电机输出功率与内外单元电机电磁特性一致性相关,而内外定子绕组电动势相位和幅值需满足电磁特性一致性的要求,因此需研究绕组分布对该种电机性能的影响.为此,根据电机的结构,分析该发电机不同绕组层数和不同绕组位置对电...     

一类级联式双定子无刷双馈发电机静态无功调节能力分析

无刷双馈发电机是一种具有良好前景的新型风力发电机结构。文中提出了一类级联式双定子无刷双馈发电机无功运行范围的解析计算方法,以该种发电机并网工作时的稳态模型为工具,首先分析了机组的功率流和无功调节机理。在此基础上,综合考虑了发电机自身运行约束、网侧变换器容量约束对机组无功调节能力的影响,推导了该类电机在不同工作点下无功容量的解析算法。同时,考虑到控制绕组电感饱和特性和机组铜耗,对电机的有功功率/无功功率输出曲线进行修正。最后,利用一台10kW实际机组参数进行了分析和仿真,分析结果表明,综合考虑多种约束条件能使该类电机的无功调节能力分析更接近实际情况。     

无刷双馈风力发电机的设计、分析与控制

无刷双馈发电机是一类具有两个交流馈电端口和一个公共机械端口的新型发电机。该类电机易于实现变速恒频运行;由于去除了传统双馈发电机中的电刷集电环,具有可靠性高、维护成本低等优点,同时便于实现有功和无功的近似解耦控制,因而被认为是最有希望取代现有双馈发电机的一种电机类型。该文介绍了现有无刷双馈发电机的基本结构与工作原理,总结了它们的共性特点和个性差异以及当前研究中存在的问题;从电机设计角度对比分析了三种主流无刷双馈发电机的功率密度和转矩密度;对其分析设计方法和控制策略进行了综述,讨论了不同无刷双馈发电机在控制上的统一性;基于对无刷双馈电机设计、建模与控制方面的研究,提出一种可以改善功率密度的新型双定子无刷双馈风力发电机结构,并就独立运行和并网运行两种不同工况提出了相应的控制策略,给出了实验结果。最后对该类电机的应用前景和发展方向进行了展望。     

1．5MW无刷双馈双定子异步发电机设计

阐述了无刷异步发电机的工作原理,在此基础上分析了1．5Mw无刷双馈双定子异步发电机的电磁设计方案和电机结构设计,并通过实验验证了这种电机的优越性能。     

新型无刷双馈发电机的建模与仿真研究

由于无刷双馈风力发电机的定子有两套极数不同绕组,转子为笼型或磁阻结构,无须滑环和电刷,可靠性高,特别适合海上风力发电和高原这种环境比较恶劣的地方,这些优点都使得无刷双馈电机成为当前研究的热点,本文主要介绍了无刷双馈电机的原理,并建立了基于simulink的仿真模型,研究了该种发电机的变速恒频控制技术,并验证了模型的正确性。     

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。     

齿谐波法设计的无刷双馈发电机运行范围

转子绕组采用齿谐波法设计的无刷双馈电机在变速恒频发电领域有着广泛的应用前景,而影响其应用的关键在于电机运行的可靠性。要实现电机可靠运行,则必须考虑电机能可靠运行的约束条件。约束条件主要包含运行时电机的电负荷、磁负荷和变频器容量等。根据齿谐波法绕线转子无刷双馈发电机在船用轴带领域的实际工况,依据绕线转子无刷双馈电机全电路模型,对轴带发电机电负荷的组成及其对电机温升的影响、磁负荷选择的依据和变频器容量的选择等进行了分析,推导了绕线转子无刷双馈发电机可靠运行的范围。计算和样机实验对比验证了结论的正确性。     

双馈风力发电机槽配合对散热影响分析

随着风力发电市场竞争加剧,需对机组各部件进行成本控制.目前市场中占比最大的为双馈式机组,双馈风力发电机为双馈式机组的主要部件,故需对电机进行成本控制,而影响电机成本的因素主要为绕组温升.本文介绍双馈风力发电机设计时定、转子不同槽配合对电机温升的影响,利用分析软件对不同槽型配合方案进行通风散热分析,并结合电机试验数据进行温升对比,得出散热更加合理的槽配合方案,提高电机性价比.     

双馈风力发电机冷却计算方法研究

在开发高、中速系列双馈风力发电机的过程中,应用流体力学、传热学、电磁学等多个学科的知识,本文对双馈风力发电机采用的通风冷却结构进行研究,归纳总结出一套计算双馈风力发电机温升的方法。试验证明,该方法是行之有效的,可以指导冷却系统设计。     

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。     

1.5MW双馈风力发电机内流体场分析

为了阐明双馈风力发电机内部流体流动特性,以一台1.5 MW双馈风力发电机为研究对象。根据电机结构及冷却方式,在基本假设的基础上,建立了发电机多维流体与固体耦合直接求解电机温度场的求解模型。通过边界条件的施加,采用有限体积元法对其进行了数值求解,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,验证了求解方法及求解模型的正确性。最后,对发电机定、转子域内冷却介质(水和空气)的速度、温升及运动迹线等流变特性进行分析,揭示了大型双馈风力发电机内部冷却介质性能变化规律。     

级联式无刷双馈电机的一种改进励磁方式

在多种风力发电机中,无刷双馈电机以其高可靠性、良好的电气性能以及较高的低电压穿越能力,成为风力发电机中的佼佼者。级联式无刷双馈电机是电机实现无刷化的最简单方法,但此种电机存在励磁损耗较大,导致发电机效率不高的问题。分析了它的优势和不足,研究了无刷双馈风电机组的励磁系统,提出了功率绕组端并联电容补偿励磁的方法。此方法能够降低转子励磁电流,从而减少了电机的损耗,提高了风力机发电效率。     

级联式无刷双馈电机的一种改进励磁方式

在多种风力发电机中,无刷双馈电机以其高可靠性、良好的电气性能以及较高的低电压穿越能力,成为风力发电机中的佼佼者。级联式无刷双馈电机是电机实现无刷化的最简单方法,但此种电机励磁损耗较大,导致发电机效率不高的问题。分析了它的优势和不足,研究了无刷双馈风电机组的励磁系统,提出了功率绕组端并联电容补偿励磁的方法。此方法能够降低转子励磁电流,从而减少了电机的损耗,提高了风力机发电效率。     

无刷双馈风力发电机空载试验问题探讨

针对无刷双馈变速恒频风力发电系统空载特性试验中出现的电机转速突增、突减甚至快速停机,以及与双馈发电机控制绕组相联的变频器滤波电容奇异击穿甚至爆炸等一些在普通电机中非常少见的特殊现象和问题,从交流电机的基本理论出发,阐述了无刷双馈风力发电机的变速恒频原理、空载特性试验的测量方法,分析了此类问题与现象存在的根源,给出了若干建议和注意事项。     

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。     

双馈风力发电机运行原理分析

双馈风力发电机由于其的优点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。从交流电机的基本理论出发,对双馈风力发电机的电磁关系进行了详细的阐述,得出了双馈风力发电机的等效电路图及相量图,分析了双馈风力发电机的能量传递关系。为以后双馈风力发电机的控制研究及设计研究打下了基础。     

双馈风力发电机机侧变流器分析

根据变速恒频双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制理论,采用双闭环结构SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）,通过控制转子侧励磁电流达到控制电机定子侧的无功功率和频率的目的。并通过PSIM软件进行亚同步、超同步运行实验,双闭环控制保证了双馈电机的快速响应,仿真验证了双馈风力发电机控制策略的正确性     

开绕组无刷双馈风力发电机直接转矩控制策略研究

随着我国“碳达峰、碳中和”减排目标的提出,利用风能发电持续受到重点关注。无刷双馈发电机可实现变速恒频,具有变频器容量小、结构简单、功率因数可调、成本低、坚固耐用等优点,更适合应用于风力发电领域。针对开绕组无刷双馈风力发电机,选取直接转矩控制的策略以实现功率跟踪,同时与非开绕组无刷双馈风力发电机进行对比,结果表明具有开绕组结构的无刷双馈风力发电机直接转矩控制系统的控制效果更好。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.