开关磁阻发电系统数学建模

开关磁阻发电系统数学模型是分析自励磁机理、相电流波形及发电品质的基础 ,本文在分析磁阻电机、功率变换器及控制器相互关系基础上 ,建立了计及相绕组之间互感影响的开关磁阻发电系统数学模型 ,用该模型对相电流和母线电压进行仿真的结果与研制样机的实测结果吻合较好。

开关磁阻发电系统输出电流优化控制及仿真

在开关磁阻发电系统输出电流优化控制的研究中,针对最小化输出母线电流纹波能够有效提高系统发电的品质和效率。由于中低速运行下开关磁阻发电系统输出母线电流纹波大的缺点,对纹波产生原因及影响因素进行分析,提出输出电流优化控制方法,电机层面采用相电流斩波控制,系统层面采用结合主控开关关断角实时调节的母线平均电流闭环控制,使达到最小化母线电流纹波。仿真结果表明,所提出的优化控制方法能够显著地抑制开关磁阻发电系统的输出母线电流纹波,具有一定的工程应用价值。

基于三电平逆变的开关磁阻发电系统的研究

新型开关磁阻发电机具有发电容量大、效率高、起动和发电组合容易等优点,三电平逆变器具有能减少开关损耗和滤波电感损耗并有降低开关应力等特点。利用三电平逆变器转换效率高的优势,结合新型开关磁阻发电机低风速发电特点,降低开关损耗和开关器件电压应力,提高装置可靠性。仿真实验结果表明:用三电平逆变器能够很好的实现开关磁阻发电机的逆变要求。

反串线圈法间接位置检测技术在开关磁阻发电机系统中的应用研究

直接的或间接的转子位置检测是开关磁阻电机SRD(SwitchedReluctanceDrivers)调速系统的主要组成环节。直接位置检测技术能够提供稳定的转子位置信号 ,但需要增加附加的机械结构 ,从而妨碍了SRD在航空领域的推广应用。间接位置检测技术无需增加机械结构 ,为SRD在航空领域的应用提供了可能性。在阐述反串线圈法间接位置检测技术的基础上 ,将该项技术应用到航空开关磁阻发电系统中 ,进行了大量的实验研究 ,在DC2 70V/ 1.5kW的SRD发电机系统中获得了良好的应用效果 。

开关磁阻发电机系统研究

介绍了开关磁阻发电机的基本工作原理。给出了相电流数学模型 ,并给出了反映平均电磁转矩、平均电磁功率、转速、相绕组励磁电压和输出电压之间的解析表达式及其系统能量分析。结合某样机系统提出了一种用不含CPU的低成本硬件控制器实现的固定导通角PWM控制策略。实践证明 ,开关磁阻发电机系统在较宽的转速范围内具有较高的系统效率 ,同时较高的电机运行转速有利于提高电机的单位体积输出功率。

基于Simplorer的三相开关磁阻起动/发电系统建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统(SRS/G)运行机理的基础上,提出了一种基于Ansoft/Sim-plorer的SRS/G系统建模方法.该方法利用Simplorer的电路元件库搭建SRS/G的功率变换器及其外围电路,根据SRM小信号分析模型进行比例积分(PI)参数整定和参数优化,电机起动时采用转速外环PI调节加内环电流斩波、发电时采用电压外环PI调节加内环变开通角的控制策略对SRS/G系统进行了仿真分析.仿真结果与样机试验结果的比较验证了模型的正确性.该模型修改容易、直观性强,便于对不同的控制策略进行特性分析,为研究和设计SRS/G控制系统提供了一种有效的工具.

开关磁阻风力发电系统输出电压优化控制

针对因风速突变开关磁阻发电系统对输出电压难以快速动态稳定控制的问题,提出一种PWM斩波控制与角度位置控制相结合的复合控制方法,在中低风速时采用PWM斩波模式控制,当风速突变时,切换至角度位置模式控制,通过控制策略实现这两种模式运行的平滑切换,优化了对输出电压的控制,有效抑制了因风速突变对输出电压的影响,该方法动态响应快,控制精度高,鲁棒性强。仿真实验和研制的模拟装置实验验证了复合控制方法的可行性和有效性。

低速直驱开关磁阻风力发电系统模拟装置研究与实现

分析开关磁阻电机的发电原理及其非线性模型,在MATLAB仿真平台上构建开关磁阻风力发电系统相应的仿真研究模型,设计一套基于DSP的低速直驱开关磁阻风力发电系统,实现低速直驱风力发电。实验和测试结果证明设计方案正确,系统运行可靠。

模糊自适应PID控制在开关磁阻风力发电系统中的应用研究

针对风速的突变性和不确定性,以及开关磁阻发电机的非线性和强耦合性的特点,提出了基于模糊自适应PID闭环控制优化输出电压的方法。介绍了开关磁阻发电机系统的运行原理和模糊自适应PID控制原理,并利用Matlab/Simulink工具分别对常规PID控制和模糊自适应PID控制下开关磁阻发电系统的输出电压进行仿真及对比分析。实验结果表明:模糊自适应PID闭环控制输出电压控制精度更高,动态性能更好,抗干扰能力和鲁棒性较强。

航空开关磁阻起动发电一体化系统控制器研究

航空开关磁阻起动/发电一体化系统工作在电动状态和发电状态时控制率不同,但控制参数都为电流、导通角和关断角。针对一体化系统的特点,设计了一套模糊滑模变结构控制器。滑模变结构控制器将负载作为干扰项,通过对系统结构进行不断地调整,使得系统状态能够快速地达到滑模面并进行滑动模态运动,但系统存在抖振问题。针对滑模变结构的抖振问题,采用模糊控制对滑模变结构的趋近速度进行控制,使得在趋近速度和抖振问题上得到优化。仿真结果表明,在电动状态和发电状态下控制器能够很快达到稳定,并在负载状态突变和输入状态变化的情况下具有很好的鲁棒性。

开关磁阻起动/发电系统功率变换器传导EMI建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统功率变换器产生的传导电磁干扰(EMI)传播通道(包括共模和差模)的基础上,采用等效电路模型的方法建立了功率变换器的传导EMI时域模型,并用Ansoft-Simplorer软件以及傅里叶级数分解的方法分析计算了功率变换器产生的EMI频谱,研究结果表明在低频段(小于100 kHz),功率变换器的差模干扰占据主导地位,在高频段,共模干扰占据主导地位。将仿真结果与实测的干扰电压波形和EMI频谱结果进行了比较,验证了所建模型和所用方法的正确性。

基于μC/OS-Ⅱ和DSP的开关磁阻电机风力发电系统

主要分析了实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到DSP芯片上所要完成的工作,并在μC/OS-Ⅱ操作系统平台上编制了开关磁阻电机风力发电系统的控制程序。在6相(12/10)结构3 kW开关磁阻电机风力发电系统上进行了实验。实验结果表明:μC/OS-Ⅱ在开关磁阻电机控制系统中的应用以及开关磁阻电机用于风力发电系统是可行的。

容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性建模及仿真

建立了一种容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性模型。基于开关磁阻电机的数学模型,包括电路方程和机械方程,利用模块化思想搭建了开放型模型,分析了模型的可行性:①电动状态下额定电压380 V时,输出转矩能达到恒转矩起动要求;②发电状态下在2 000 r/min的原动机的带动下,实现空载快速建压,能够快速稳定在270 V附近并实现调压。针对功率器件开路故障率高的特点,利用硬件冗余思想设计了一种容错性的功率变换器。为了验证系统的容错性能,人为设置故障进行了仿真对比分析,结果表明:①电动状态容错系统不仅消除了转矩死区,而且提高了平均转矩、减小了转矩脉动;②发电状态下输出电压在0.2 s内使得输出电压恢复到270 V左右,相电流也下降至正常运行范围,容错性能良好。

变速恒频风力发电系统主要方案

为了将不稳定的风能转变成频率恒定的交流电,有两种基本的风电转换系统,即恒速恒频系统和变速恒频系统。目前有多种方案实现变速恒频风力发电,如交流/直流/交流系统、磁场调制发电机系统、交流励磁双馈发电机系统、无刷双馈发电机系统、爪极式发电机系统、开关磁阻发电机系统等,这些变速恒频发电系统有的是发电机与电力电子装置相结合实现变速恒频,有的是通过改造发电机结构实现变速恒频。这些系统都有其特点,适用于不同的场合。

功率变换器的容错设计及验证

为提高航空开关磁阻发电系统的可靠性,对系统中功率变换器常见的开路故障进行分析。结合不对称半桥式功率变换器各相独立的优势,设计一种容错型功率变换器。利用空闲相功率器件代替故障相功率器件实现功率变换器的开路故障容错。搭建容错型开关磁阻起动/发电系统的仿真实验平台和硬件实验平台进行实验验证,结果表明,该容错型功率变换器具有较好的容错性能,容错后系统的输出电压最大脉动幅度在6 V以内,满足标准的要求。

基于续电流的功率变换器故障诊断方案

针对航空开关磁阻起动/发电系统中功率变换器的4种典型电气故障,综合分析上、下续电流并引入数字化提出了一种新的故障诊断方法。在分析功率变换器能量转化过程的基础上,从励磁和续流2个阶段分析了不同故障对上、下续电流的影响,从中提取故障特征,并提出以上、下续流电流差作为故障特征的故障诊断方案。最后搭建了故障仿真模型并进行验证,结果表明,采用该方法提取的故障特征向量,综合了更多的故障量,与单一的相电流检测方法相比,诊断结果清晰明确,可以实现更准确的故障诊断。

一种位置传感器的故障诊断和容错方法

开关磁阻起动/发电(SRS/G)系统正常运行是以精确可靠的位置信号为基础的,结合单相独立位置解算,提出一种三相位置信号综合状态解算算法,大大提高了位置传感器的精度,同时增大了故障的影响。在综合位置状态的基础上,分析了常见的单故障类型,并提出了一种基于位置状态的位置传感器故障诊断方案和容错控制方法;该方案通过不断地检测故障前后位置状态的变化特征,实现故障检测、故障定性、故障定位和故障隔离;并通过相应的容错控制策略进行性能改善,其中包括永久性故障和短暂性故障。最后,通过模拟故障的实验对位置传感器的故障诊断方案和容错控制策略的可靠性和正确性进行验证。