异步电机参数离线辨识改进算法

为实现变频调速系统的自运行(self-commissioning),提出了一种异步电机参数离线辨识的改进算法,该算法能直接辨识出与无速度传感器定子磁场定向矢量控制相关的大部分电机参数。利用直流实验辨识定子电阻,并通过分析逆变器的开关状态,得到直流实验的等效控制电路。采用单相交流堵转实验辨识定子总漏感和转子电阻,并通过分析异步电机相量图得到单相交流堵转实验稳定运行的工作条件。恒压频比空载实验辨识定子自感,对电机定子频率进行补偿以消除可能出现的定子电流振荡。利用直流侧电压和PWM占空比来重构定子电压,并根据电机电流极性补偿逆变器死区引起的电压误差。最后,在两台不同功率等级的异步电机上进行了参数辨识和无速度传感器定子磁场定向控制的实验研究。实验结果表明,参数辨识结果对直流侧电压不敏感,辨识得到的电机参数能满足无速度传感器矢量控制系统对电机参数准确性的要求。

直驱式风力发电机无位置传感器矢量控制

为满足低压大功率输出的要求,直驱式风力发电系统采用双三相永磁同步发电机和变流器并联技术相结合的拓扑结构。针对位置传感器故障率高、易受干扰等问题,在风力发电机功率控制的基础上提出一种双三相永磁同步发电机无位置传感器矢量控制算法。根据矢量空间解耦原理建立双三相永磁同步发电机的数学模型。利用模型参考自适应系统估计发电机转速,依据波波夫超稳定理论推导出自适应律,分析发电机参数变化对速度估计的影响。通过对电机定子直流励磁获得转子初始位置。仿真和实验结果表明该算法能实现风力发电机可靠起动,有很好的速度跟踪性能和稳态精确度,使发电机能在额定风速下最大限度获取风能,并能稳定运行于恒速和恒功率区域,且对发电机参数变化不敏感,算法计算量小。

主动磁悬浮轴承在余热发电机的应用研究

针对传统余热发电设备存在发电效率低、成本高、体积大等问题,设计了一款装备5自由度(5-DOF)主动磁悬浮轴承的余热发电机,用于余热发电有机朗肯循环系统.首先,基于电机转子轴径限制和最大承载力要求,确定径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的结构形式,采用一维磁路模型和二维有限元分析,计算并校核磁悬浮轴承的尺寸和性能参数;其次,为保证磁悬浮轴承的稳定裕度,采用三电平PWM功率放大器降低输出电流纹波,利用不完全微分PID控制器和不平衡补偿算法实现5自由度稳定悬浮;最后,将该磁悬浮余热发电机应用到实际客户现场,从稳定裕度、承载力和轴振峰峰值3个维度验证磁悬浮余热发电机的可靠性.现场试验结果表明:磁悬浮余热发电机系统运行稳定可靠,实现了满功率发电和长期运行考核;在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,余热发电机转子振动峰峰值小于53μm,满足ISO14839-3规定的长期稳定运行要求;轴向承载力最大达到3 600 N,满足实际工况需求.

磁悬浮轴承用功率放大器建模与控制研究

基于三电平脉宽调制技术,建立三电平功率放大器数学模型。在此基础上,推导出功率放大器控制器的设计方法,并进一步分析了功率放大器带宽限制条件,确定了功率放大器带宽与最高运行频率之间的数值关系。将此三电平功率放大器应用于磁悬浮高速永磁同步电动机系统,闭环带宽仿真值与测量值误差在允许的范围之内,且闭环带宽满足要求,说明了功率放大器设计的正确性。转子轴振同频分量不超过13μm,整体轴振峰峰值不超过25μm,实现了磁悬浮永磁同步电动机13000 r/min的负载稳定运行。

磁悬浮轴承三电平PWM功率放大器研究

文章针对目前常用的三电平脉宽调制(PWM)功率放大器存在的实现复杂、窄脉冲、控制死区等问题,设计出一种新的三电平PWM功率放大器,给出了具体的实现方法和试验验证结果。结果表明,新的功率放大器输出电流纹波小,具有良好的动态响应能力。将该功率放大器应用于5自由度磁悬浮永磁同步电机,实现了13 000 r/min的稳定运行,且轴振满足标准要求。

定子磁场定向异步电机弱磁运行特性研究

虽然很多学者提出了各种定子磁场定向异步电机弱磁最大转矩控制策略,但是弱磁区域运行时电机特性的定量分析却很少有文献涉及。针对该问题,对弱磁区域运行的定子磁场定向控制异步电机特性进行了详细的定量分析。基于异步电机Г型等效电路,推导出弱磁运行区域一电机阻抗角的极小值和相应同步角频率,以及进入弱磁区域二的同步角频率及电机运行特征值。弱磁区域转折频率和最大转差值的仿真结果与理论值相比,误差不超过3%。搭建了试验平台,实现了弱磁运行区域的最大转矩输出。试验结果表明,电机内部变量的变化规律与理论分析一致,转折频率与理论值误差不超过5%,电压和电流幅值与理论极限值的误差不超过6%。

磁悬浮轴承热泵压缩机设计与应用研究

磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损以及无需润滑等诸多优点,在鼓风机、压缩机和暖通领域有广阔的应用前景。针对65 kW、30000 r/min热泵压缩机,基于最大承载力要求和电机转子轴径限制,设计了一款5自由度(5-DOF)主动磁悬浮轴承。针对压缩机成柜后出现的模态共振问题,通过增加安装机座支撑强度的方法抑制和消除了共振模态。该磁悬浮轴承成功应用于实际热泵压缩机,在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,转子振动峰-峰值最大值不超过80μm,工作转速范围轴振峰-峰值小于20μm,满足ISO 14839规定的长期稳定运行要求。