无刷双馈电动机的控制方法研究

相比于传统有刷双馈电机,无刷双馈电机去除了电刷和滑环,从而增强了运行可靠性。本文以无刷双馈电动机的数学模型为基础,通过对其定子功率绕组和控制绕组电流矢量的分析以及转矩表达式的推导,提出了一种新型的控制策略,在保证转速动、静态稳定性的同时,实现了功率因数可调的目的。同时通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。     

无刷双馈电动机功率因数特性控制技术研究

目前,国内对无刷双馈电动机功率因数的研究成果中定性分析多,实验数据少,而功率因数低是一直制约其工业化的关键问题。本文以无刷双馈电动机数学模型为基础,根据磁场定向矢量控制原理,建立控制绕组电流与功率绕组有功分量与无功分量的关系,进而推导出功率因数与控制绕组电流和电机参数之间的关系式并对无刷双馈电动机功率因数控制技术进行理论分析,同时研制了30kW实验样机进行实验研究。理论分析和实验表明,所提出的无刷双馈电动机功率因数控制技术是可行的,由此可提高系统运行效率和稳定性。     

双电压合成的无刷双馈风力发电系统矩阵变换器励磁控制

为实现双馈型风力发电系统的变速恒频运行控制,构建了能量能够双向流通的励磁装置。矩阵变换器(MC)输出电压的频率、幅值、网侧功率因数可控,通过调节矩阵变换器输出电压频率,改变无刷双馈风力发电机控制绕组的电压频率,从而保证功率绕组输出电功率的频率稳定为工频。矩阵变换器采用双电压合成控制策略,控制电机的转速和功率因数;数字信号处理器应用双电压控制算法、复杂可编程逻辑器件实现4步换流方法,为矩阵变换器的双向开关提供PWM驱动控制信号。基于MatlabR2007a平台构建了MC励磁控制的无刷双馈变速恒频风力发电系统模型,通过实验室搭建的一套实际无刷双馈风力发电机组实验平台进行了相关实验,仿真和实验结果保持了较好的一致性,验证了控制方案的有效性,同时为矩阵式变换器的实际应用提供了理论和实验基础。     

同步坐标下无刷双馈电机无源性控制

针对无刷双馈电机非线性PID控制方案中转速和负载转矩动态响应性能差,负载突变时易引起振荡等问题,提出无源性控制策略。根据无刷双馈电机同步速旋转坐标系下的电压、磁链和转矩方程,建立电机的欧拉-拉格朗日模型;从能量角度分析电机电气子系统与机械子系统的无源性,设计电机的转矩控制器和转速控制器。为改善系统动态响应,降低其对参数变化的灵敏度,通过在控制器中加入非线性阻尼,实现系统的快速收敛。基于MATLAB/Simulink环境搭建了无刷双馈电机无源性控制的仿真模型,仿真结果表明,无源性控制策略可快速跟踪给定转速,动态响应性能好,全局稳定、鲁棒性好。     

磁阻型无刷双馈电机的损耗及温升分析

无刷双馈电机作为近年来发展起来的一种新型交流调速电机,已经得到广泛研究,由于电机具备无电刷、结构简单、运行可靠、功率因数可控、变频器的容量较小等优点。无刷双馈磁阻作为一种新型的交流电机,在变速恒频风力发电系统和交流传动节能系统具有广泛的应用前景。针对一种径向叠片磁阻转子的新型无刷双馈电机,运用软件建立其仿真模型,对其损耗进行研究,并分析温度分布,证实了此种磁阻型无刷双馈电机具有良好的工作性能。     

基于无刷双馈发电机的船舶独立发电系统励磁控制和性能分析

无刷双馈感应发电机是一种新型的电机,被广泛应用于一些变速恒频的发电系统。介绍了一种基于绕线转子无刷双馈发电机的船舶轴带独立发电系统的控制方法。这种控制方法能够在不需要电机参数的情况下实现对无刷双馈发电机的输出电压和频率的控制,同时能够消除原动机转速变化和负载变化带来的影响。在处理无刷双馈发电机独立发电系统的控制问题时,面临的主要困难是这种电机内部复杂的结构。为了克服这些问题,对独立运行的无刷双馈发电机的数学模型、功率流动和运行性能进行了完整的推导和分析。无刷双馈发电机独立发电系统的实验验证是在一台2/6极250机座号的绕线转子无刷双馈发电机上进行的。     

无刷双馈电机能量传递关系和功率因数特性的实验研究

在不同的运行方式下,无刷双馈电机控制绕组具有能量双向流动的特点。目前对该课题已有的研究成果中定性分析多、实验数据少,且没有正确反映能量传递关系。提出对应于一定的频率和负载转矩,无刷双馈电机在亚同步电动(或超同步发电)状态下控制绕组的能量并非总是回馈到逆变器,而是与其端电压、相应频率下的开路电压以及逆变器的直流侧电压有关。在此基础上,将电机的功率因数、运行效率以及稳定性与能量传递关系结合起来进行研究。样机实验结果表明,双馈运行状态下对应于某一确定的转速和负载,在满足系统稳定运行的条件下,调节控制绕组电压使其约为对应的开路电压,可以提高电机的运行效率。     

无刷直流电机调速系统的IMC-PID抗饱和控制

针对无刷直流电流电机双闭环调速系统转速调节器存在的非线性饱和特性,提出一种IMC-PID抗饱和控制方案。首先根据内模控制原理设计出转速环和电流环的IMC-PID控制器,然后引入可行性参考输入的概念,设计出基于条件技术的转速环IMC-PID抗饱和控制器,最后为验证IMC-PID抗饱和控制器的可行性,将该控制器应用于无刷直流电机双闭环调速系统中。仿真结果表明:该控制器不仅具有的良好的抗干扰性和鲁棒性,而且改善了系统的动态性能,有效抑制了饱和现象的影响。     

无刷双馈电机电动状态下的能量分析

无刷双馈电机作为一种新颖电机,无论是电机结构还是运行特性都有其特殊性。从电机稳态模型出发,分析了无刷双馈电机作为调还电动机在各种不同转速范围内定、转子间的能量传递关系,为无刷双馈电机的绕组容量设计以及变频器容量的选择方面提供依据。     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

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...     

无刷双馈电机的一种矢量解耦控制

无刷双馈电机(BDFM)调速系统可以大大降低调速装置的容量,在大功率调速系统中有着广阔的应用前景,但由于缺乏有效的控制策略,阻碍了其应用和推广,因此迫切需要新型的控制策略来改善其性能,以扩大其应用范围。在同步参考系的矢量解耦数学模型基础上,利用同步角和转矩的关系,提出了一种简单实用的矢量解耦控制,采用这种控制方法,使BDFM的矢量控制变得与普通感应电机的矢量控制一样简单,能用于调速性能要求较高的调速系统。     

无刷双馈电机的功率研究

无刷双馈电机（简称BDFM）是近年发展起来的新型交流电机,它在大型电力驱动和风力发电领域具有很好的应用前景。在详细分析无刷双馈电机的电磁关系和稳态等效电路基础上,利用相量图对BDFM的能量可逆过程进行了研究,并对BDFM在各种速度和电动、发电状态下的功率平衡与功率流程关系进行了详细分析,为BDFM的控制与应用奠定了理论基础。     

无刷双馈电机控制策略的研究

为扩大无刷双馈电机的稳定运行范围,本文提出利用电机的瞬态模型研究电压跟踪频率的关系,并根据电机的稳态模型以电机性能最佳为条件优化计算出控制电压与频率的单值关系.并与电压频率比恒定控制作了比较,结果表明采用本文提出的方法能有效地扩大电机的转速运行范围和获得良好的运行性能.本文提出的无刷双馈电机控制策略,为系统地进行无刷双馈电机电气传动系统和变速恒频风力发电系统的设计与控制奠定了基础.     

变速恒频无刷双馈风力发电机的功率控制系统

在无刷双馈电机(BDFM)的国内外研究及应用现状基础上,分析其工作原理和变速恒频风力发电系统的实现。根据BDFM在d-q坐标系的动态数学模型,提出变速恒频运行条件下的功率控制策略,设计出基于d-q坐标系的功率控制系统。应用此控制策略和控制系统,对一个典型BDFM运行在空载条件下的动态特性进行仿真验证和分析。理论研究与仿真结果证明了本功率控制策略和控制系统用于BDFM风力发电的可行性及有效性。     

无刷双馈电机原理及控制策略的发展研究

在系统研究国内外对无刷电机研究的基础上,总结分析了目前无刷双馈电机控制策略.提出的无刷双馈电机的控制策略,为系统地进行无刷双馈电机电气传动系统的设计和控制奠定基础.     

无刷双馈电机笼型转子结构对磁场调制的影响

无刷双馈电机具有优越的调速性能,且能够运行于变速恒频发电状态,因此在节能调速以及风力发电领域具有很好的应用前景,但其结构和原理比较复杂.为了研究不同笼型转子结构对无刷双馈电机磁场调制作用的影响,从交流电机的基本电磁关系出发,首先分析了定子功率绕组与控制绕组产生的磁动势和气隙磁密,进而导出了转子笼条的感应电动势、电流和磁动势,在此基础上,用实例说明了笼型结构转子磁动势的特点及其对磁场调制作用的影响,最后用有限元计算对理论分析结果进行了验证.理论分析和仿真结果表明,对磁场调制起主要作用的是笼型转子靠近公共笼条的短路环,通过调整转子短路环分布可以增强有效谐波、削弱无用谐波,由此对笼型转子结构进行优化设计.     

无刷双馈电机功率流向分析

无刷双馈电机作为一种新型交流调速电机,其结构与运行特性具有特殊性。在介绍无刷双馈电机稳定运行机理的基础上,分析了无刷双馈电机功率与损耗关系;并在考虑无刷双馈电机运行特殊性的基础上,采用类似与同步电机功角关系,分析了不同转速范围电动发电运行时的功率传递关系,为无刷双馈电机的电机设计、变频器容量选择及其他研究提供参考。     

矩阵变换器励磁的无刷双馈电机能量研究

矩阵变换器(MC)是一类交交变换器,没有中间直流环节,具有功率双向流动的能力。采用MC励磁的无刷双馈风力发电系统,是较理想的变速恒频发电方案,能否有效地实现系统有功功率和无功功率的解耦控制,是提高系统稳定性和实用性的关键。为此,从两相坐标系出发,研究MC的瞬时无功功率和有功功率,根据风力机最大风能捕获控制策略、无刷双馈电机的有功功率和无功功率的数学模型,提出了基于反向传播神经网的功率控制方案,应用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型。仿真结果表明,反向传播神经网功率解耦控制系统有快速的动态响应、较强的鲁棒性,能实现对整个系统的有功功率和无功功率的独立控制,从而验证了控制策略的有效性。     

基于波波夫超稳定性的无刷双馈电机直接转矩控制

在无刷双馈电机直接转矩控制系统中,定子参数变化会引起电机特性不稳定。基于模型参考自适应控制策略(model reference adoptive strategy,MRAS)设计了一种新型的磁链、速度自适应观测器,以无刷双馈电机的定子电流及磁链为状态变量,将磁链观测和速度辨识结合在一起,定子磁链观测值直接应用于直接转矩控制算法中,构建了无速度传感器无刷双馈电机直接转矩控制系统。采用波波夫超稳定性理论确定速度自适应律,建立了Matlab/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型。仿真研究结果表明,所提出的磁链、速度自适应观测器可实现定子磁链、速度的精确辨识,磁链轨迹可以保持容差范围内的圆形,有效减少无刷双馈电机定子电阻变化对系统运行特性的影响,提高了系统的稳定性和鲁棒性。