风能接入电机气隙磁链定向矢量控制技术

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r矢量变换得到旋转坐标系下电机的数学模型;对气隙磁链定向矢量控制技术进行研究,设计电机电流电压混合磁链观测模型,实现对电机转矩与磁通的独立控制;以双Y移30°六相同步电机为例进行仿真分析。结果表明:所提技术在电机空载启动与突加负载时具有较好的稳态性能和动态性能,解决多相电机控制的非线性和耦合性,提高模型的通用性和快速性。

感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制

由于悬浮力与转矩之间以及水平、垂直悬浮力之间的耦合,动态过程中感应型无轴承电机转子的悬浮将变得不稳定。针对磁悬浮力是定、转子间气隙磁密有源不平衡结果的概念,该文建立了感应型无轴承电机气隙磁场定向控制模型,进行了起动及突加负载大动态过程稳定悬浮的运行仿真。然而负载运行中转子参数变化和铁磁非线性饱和的影响,定向用气隙磁通发生了幅值及相位的变化,破坏了两正交悬浮力间的解耦条件,影响了转子的稳定悬浮性能。对此,该文又提出了一种优化气隙磁场定向控制策略和系统,通过对气隙磁链幅值和相位的实时修正,实现了在气隙磁场定向基础上的动态解耦控制,有效地提高了考虑参数变化及计及饱和时感应型无轴承电机的实际悬浮运行能力,为实际系统的动态解耦控制提供了实施途径。

直驱型电励磁同步发电机新型磁链观测技术

考虑电励磁直驱风力发电系统的运行特点,基于电励磁同步发电机(EESG)电压模型的磁链观测器是较合适的磁链观测方案。本文采用改进型二阶广义积分器(Improved Second-Order Generalized Integrator,ISOGI)来代替电压模型中的纯积分器,能有效解决纯积分器存在的直流偏置、积分饱和等问题,从而得到的一种新型的基于ISOGI的磁链观测器。采用此磁链观测器可以得到气隙磁链的幅值和相位,从而可实现基于气隙磁链定向的EESG矢量控制系统。仿真和实验结果表明基于ISOGI磁链观测器是可行的,且此方案在风力发电系统要求的频率范围具有较好的稳态及动态性能。

12相同步电动机模型与调速控制的仿真分析

对 1 2相电励磁同步电动机的数学模型进行了分析 ,结果表明 :在合理假设的基础上 ,四套绕组输入电流、输入电压以及磁链的 dq轴分量是相等的 ,即四套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的 .据此 ,提出了交交变频气隙磁链定向控制 1 2相同步电动机调速系统的控制策略 .在理论分析的基础上 ,编写了基于 MATLAB/ Simulink的交交变频气隙磁链定向控制 1 2相同步电动机调速系统的仿真程序 ,仿真结果验证了所建模型及控制策略的正确性 .

面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及控制技术

提出了一种面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及其控制策略,该拓扑利用双馈风电机组内部直流母线接入直流电网,采用间接气隙磁链定向策略及气隙电势定向策略控制变流器,确保双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)生成幅值和相位稳定的三相正弦气隙电势,同时灵活调节DFIG向直流母线输送的有功功率。此外还分析了所提拓扑下DFIG全转速范围内的控制策略。最后,构建了DFIG直流并网输电实验系统,验证了所提拓扑及其控制策略的可行性。

永磁型无轴承电机解耦控制策略研究

根据无轴承电机转子悬浮力产生机理,针对一类表面贴装式永磁型无轴承电机提出了基于转矩绕组气隙磁场定向的解耦控制算法,根据转子磁场定向坐标系统中电机数学模型推导出气隙磁场定向坐标系统中电机电磁转矩、气隙磁链以及可控悬浮力数学模型,在此基础上构建了永磁型无轴承电机转矩绕组气隙磁场定向解耦控制系统,有效解决了转子磁场定向控制存在的缺陷。仿真结果证明了提出的控制算法的正确性与可行性。

采用气隙磁链定向控制的十二相同步电动机数学模型

通过对采用气隙磁链定向控制的十二相同步电动机的深入分析 ,分别得到了十二相同步电动机在abc坐标系、dq坐标系以及气隙磁链定向的MT坐标系的数学模型。本文建立的十二相同步电动机数学模型可用于该类调速系统运行性能的仿真研究。

无轴承异步电机的悬浮机理及其气隙磁场定向控制

无轴承异步电机运行时,因会出现转子偏心,必须对其悬浮力进行实时控制才能实现稳定运行。文章从电机悬浮机理出发,比较分析了三种悬浮力模型。其中计及转子偏心的悬浮力精确解析模型形式简单,适合对电机的实时控制。采用基于转矩绕组气隙磁场定向的控制策略,能有效地控制气隙磁链的幅值和相位,实现电磁转矩和悬浮力的解耦控制。通过matlab/simulink仿真研究,证明该方法能实现此种控制,并可以得到良好的动、静态性能。

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d鄄q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略:将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求。该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。

Analysis of a new 5-phase bearingless induction motor

This paper addresses the bearingless motor with a single set of multiphase windings. The interaction between M and M±1 pole-pair magnetic fields produces radial force. Based on this principle,a bearingless machine is obtained. Conventional bearingless machine has dual windings,levitation windings and torque windings,which produce the two magnetic fields. In the proposed bearingless motor,the two needed magnetic fields are produced by feeding two groups of currents to a single set of multiphase windings. Taking a 5-phase induction motor as example,the inductance matrices,considering air gap eccentricity,are calculated with the modified winding function method. The radial force analytical model is deduced by virtual displacement,and its results are validated by FEA. The mathematical model of the new bearingless machine is set up,and the simulation results verified the feasibility of this novel bearingless motor.

无轴承异步电机间接气隙磁场定向控制

转矩控制和悬浮力控制之间成功实现解耦是电机稳定悬浮工作的关键。磁场定向控制能实现电机励磁和转矩控制的解耦。简要介绍了基于转矩绕组气隙磁场定向控制的无轴承异步电机的原理,较详细地分析了间接气隙磁场定向控制系统的解耦算法,并应用该算法实现了悬浮和转矩控制的解耦,实验结果表明这种间接气隙磁场定向控制系统的可行性。

无轴承异步电动机的控制系统设计与实现

在分析无轴承异步电动机悬浮力产生的基础上,建立了计及转子偏心的悬浮力解析模型,并采用气隙磁场定向控制策略,设计了以TMS320LF2407 DSP为核心的无轴承异步电动机的全数字控制系统。通过在样机上的试验研究,结果表明该控制系统不仅能实现转轴的稳定悬浮,而且具有良好的动、静态性能。

12相交-交变频同步电动机矢量控制策略

通过对采用气隙磁链定向控制的12相交-交变频同步电动机的深入分析,提出了12相交-交变频器和12相同步电动机气隙磁链定向控制的策略。在此基础上,得到了12相同步电动机在d q坐标系以及气隙磁链定向的M T坐标系的数学模型。通过对1台小功率的12相同步电动机进行仿真和实验研究,验证了该控制策略的可行性和正确性。

十二相交-交变频同步电动机矢量控制策略

通过对采用气隙磁链定向控制的十二相交-交变频同步电动机的分析,提出了十二相交-交变频器和十二相同步电动机气隙磁链定向控制的策略。在此基础上,得到了十二相同步电动机在d-q坐标系以及气隙磁链定向的M-T坐标系的数学模型。通过对一台小功率的十二相同步电动机进行仿真和实验研究,验证了该控制策略的可行性和正确性。

无轴承异步电机气隙磁场定向的优化控制

针对无轴承异步电机气隙磁场定向控制中转子电阻变化导致磁场定向不准确,影响转子稳定悬浮的问题,研究了基于悬浮力控制环的转子电阻在线辨识技术,提出具有转子电阻在线辨识的无轴承异步电机气隙磁场定向优化控制策略。采用模糊控制理论,设计模糊PI速度控制器,以模糊控制器的输出对PI控制器参数进行修正,进一步改善系统的动、静态性能。仿真结果表明了所提出的气隙磁场定向优化控制算法的有效性。

无轴承异步电机气隙磁场定向逆解耦控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合的复杂问题,提出了基于气隙磁场定向的逆系统解耦控制方法,首先分析与建立了无轴承异步电机的动态数学模型,分析了系统的可逆性,建立了逆系统动态数学模型;然后采用逆系统动态解耦控制策略把无轴承异步电机动态解耦为电机转速、气隙磁链和2个径向位移分量等4个线性化子系统,并给出了解耦控制系统结构;最后进行了系统仿真验证分析。仿真结果表明:系统具有良好的动态解耦控制性能、较快的响应速度和较强的抗负载转矩扰动能力。

基于功角闭环控制的电励磁同步电机矢量控制研究

在分析气隙磁链定向控制的电励磁同步电机矢量控制原理的基础上,提出了一种基于功角闭环控制的矢量控制策略.阐述了功角闭环控制策略的原理,包含功角闭环控制策略给同步电机矢量控制带来的影响以及功角观测模型的构建,并在稳态运行与负载突变2种条件下对控制系统进行了仿真实验.实验结果表明:基于功角闭环控制的矢量控制策略响应速度快、调节时间短.以此控制策略实现的电励磁同步电机按气隙磁链定向的矢量控制具有良好的静、动态运行特性.

双三相电励磁同步电机矢量控制系统研究

研究了一种气隙磁场定向的双三相电励磁同步电机矢量控制系统,分析了双三相电机数学模型及相应坐标变换,引出了混合模型气隙磁链观测器,给出了该控制系统控制方案。该控制系统可通过双三相电机矢量控制实现高精度、大扭矩输出,电机转速与电流均保持着较好的输出特性,气隙磁链观测精度高。通过仿真结果可以看出,该控制系统有着良好的运行性能,仿真结果与理论分析一致,验证了控制方案的正确性与可行性。

新型单绕组无轴承异步电机控制系统

研究了一种新型结构的单绕组无轴承异步电机,与传统的双绕组无轴承异步电机相比,采用一套绕组即可实现电机转子的悬浮和旋转。在分析单绕组无轴承异步电机新型结构和工作原理的基础上,推导出电机径向悬浮力和转矩部分的数学模型。针对单绕组无轴承异步电机的定子电流连接的复杂性,采用电流叠加控制方法,并设计基于气隙磁场定向控制的控制系统。在MATLAB/Simulink中建立控制系统的仿真模型进行仿真验证,并制作实验样机进行悬浮特性试验。结果表明,该方法控制的样机转速响应好、悬浮特性优良,从而验证了所提方法的正确性与有效性。

2500kW同步电机中基于MRAS的电压模型改进

本文针对2500kW同步电机交一直一交变频调速系统,提出了一种基于模型参考自适应算法(MRAS)的转速辨识方法,依照MRAS方法把得到的转速自适应结构运用到系统中,替代了电机上的传感器和系统的磁链观测单元,达到了转速和磁链幅值、角度的一同辨识,并在PSIM中构建了仿真模型。结果表明,采用无速度传感器的矢量控制方法具有较好的准确性以及更好的鲁棒性。