基于动态磁网络法大型感应电机阻抗参数及起动特性计算

为提高大型感应电机动态阻抗参数及起动特性计算的准确性及计算效率,构建了考虑电机转子转速变化引起气隙磁导变化的非线性动态磁网络模型。以一台6.5 MW大型感应电机为例,分析起动电流变化对电机内各处饱和程度的影响机理,在此基础上,根据磁力线路径及电机内饱和程度确定动态磁网络模型中的非线性磁导的计算方法。将动态磁网络模型与转子趋肤效应模型相结合,提出计及漏磁并考虑转子转速变化及饱和偏移现象的电机动态阻抗参数的计算方法。推导并建立基于转子多回路法的大型感应电机的动态数学模型,根据电机瞬态过程中的电磁耦合关系,确定动态数学模型与磁网络模型的动态耦合求解方法,提出大型电机瞬态过程中考虑电流、转速、饱和及趋肤程度变化的动态阻抗参数及起动特性的计算方法。通过与有限元计算结果及实验结果对比,验证了所提出计算方法的正确性。

基于模型预测锁相环的永磁同步电机转子位置估计方法

针对传统锁相环(PLL)估计永磁同步电机转子位置存在响应速度慢及跟踪精度低的问题,提出一种基于模型预测锁相环的转子位置估计方法。首先,对永磁同步电机模型预测控制原理进行分析,将传统模型预测控制方法与锁相环结合,提出一种模型预测锁相环(MP-PLL)结构;然后,结合离散位置搜索算法对转子位置进行估计,通过高效优化离散位置搜索算法改善模型预测锁相环在宽转速范围内的性能,提高其鲁棒性和转子位置估计精度;最后,进行仿真和实验验证。结果表明,在永磁同步电机参数变化情况下,所提出的模型预测锁相环比传统锁相环具有更好的响应性能,能快速准确地实现永磁同步电机转子位置估计。

六旋翼无人机单旋翼失效下的容错控制

六旋翼无人机是以六个电机为动力的飞行器。通过对六旋翼无人机的结构分析以及操纵策略的研究,完成对升力、三轴力矩四个控制量的控制律设计。对单旋翼卡死或完全失效的状态进行分析,提出故障解决方案。为保证单旋翼故障下的稳定结构,在该旋翼停止工作的同时不再对其对角旋翼分配任务,将故障飞行器重构成一个对称的四旋翼结构;同时提出主动容错控制,计算出六旋翼正常工作情况以及各旋翼故障情况下的四种模型。列出了每种模型对应的分配矩阵,根据旋翼故障状态对分配矩阵以及系统模型进行实时切换,将无人机的升力重新分配构建,实现旋翼故障状态下的平稳飞行。最后给出数学模型,通过Matlab/simulink进行仿真验证,检验了算法的可靠性。

可变速抽蓄机组转子绕组新型主保护方案性能分析

丰宁可变速抽蓄机组的投运使得其转子绕组保护方案的配置备受关注。运用多回路分析法,对湘潭电机厂制造的12 kW交流励磁样机所有实际可能发生的转子绕组内部故障进行了仿真,在此基础上对基于定子分支谐波环流的转子绕组新型主保护方案的性能进行了分析,并进一步明确了新型转子绕组主保护方案不能动作故障类型及相应的改进措施,为后续国产化示范项目中可变速抽蓄机组的稳定运行奠定基础。

城轨车辆电制动性能优化控制策略研究

针对城市轨道交通车辆启停频繁的特点,为实现精准停车、提升乘坐舒适度、降低损耗、节约能源等目的,文章提出一种异步电机纯电制动至零速停车的控制策略。在车辆运行全速范围内,利用数据与模型双驱动技术预测车辆最大可用减速度;在车辆电制动低速区段,设计减速度控制器针对电机制动转矩指令值进行实时调节;采用离散化闭环全阶转子磁链观测器辨识电机运行频率,从而利用辨识频率值替代速度传感器采集频率值完成停车过程。最终,通过半实物仿真平台和车辆运行试验证明上述研究策略的有效性。

回线源地-空瞬变电磁系统及其在滑坡探测中的应用

中国南方地区地质灾害频发,遭受经济损失巨大,其中滑坡灾害危害最为严重.目前对于复杂地区滑坡地下结构探测方面的研究还存在薄弱环节,还缺少快速可靠的探测地下结构的手段.常规地面地球物理方法在复杂地形条件下存在施工困难的问题.应用数值模拟对比分析了回线源和电性源发射条件下场的分布特征和变化规律,为仪器研制和野外采集方案提供参考.针对滑坡地质灾害调查研制了基于旋翼无人机的回线源地-空瞬变电磁系统.该系统使用旋翼无人机作为飞行平台,目前地面发射机功率为10 kW,最大电压为250 V,最大电流为40 A,发射时基4/10/20 ms可选,下降沿为线性沿,同步方式为晶体+GPS;机载接收机采样率250 kHz,在关断后采集二次场并自动组道叠加,连续点号采集,输入等效噪声0.5μV;空中接收线圈为空心线圈,频率为30 kHz,等效面积3100 m^(2).利用新研发的基于旋翼无人机的回线源地-空瞬变电磁系统在贵州发耳典型滑坡体上开展试验研究.对野外试验中地-空与地面瞬变电磁的实测曲线进行了对比分析.试验结果表明,新研制的地-空瞬变电磁系统稳定可靠,能够快速获取复杂地形条件下小范围内的地电结构,适合于滑坡体地质结构的快速探测.

考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量DFIG功频响应特性建模

含有虚拟惯量控制的双馈风电机组的频率响应特性受风电本体和控制环节等因素影响,该文提出一种考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量双馈风电机组功频响应特性建模方法。首先,分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的运行特性,基于小信号线性化方法分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制的状态方程;基于定子磁链定向原理化简转子磁链-电流环线性化方程,利用状态方程建立考虑转子磁链-电流环控制的风电机组五阶闭环传递函数;通过频域法量化电流环作用的转子磁链频域响应,剖析所提模型与已有简化模型之间的区别,采用摄动理论分析电流环控制参数对所提模型有功功率-频率响应的影响。最后,在含双馈风电的5节点测试系统与某实际电力系统算例中对比时域仿真结果,结果表明:所提模型的功频响应精度高、适用性强。

考虑机组稳定约束的风机一次调频控制策略

新能源高占比电力系统迫切需要风电机组参与一次调频。对于一类基于风轮动能释放的风机一次调频控制,由于风轮转速降低且电磁功率调节服务于电网调频,其设计关键在于协调自身稳定与电网支撑。现有研究通过将输出电磁功率设定为与风轮转速正相关的变量来提升调频风机的稳定性,但其实质上不是闭环反馈控制。该文发现面对实际湍流风速,风机在渐弱阵风阶段启动调频依然存在失稳风险。为克服变化风速下调频风机的失稳问题,该文首先分析变化风速下参与一次调频风机的稳定边界及其失稳机理;此基础上,提出附加闭环转速控制环节的风机参与一次调频改进策略。最后,基于含风电的电力系统动模实验平台,验证该文提出的改进策略能够有效保证变化风速下参与一次调频风机的稳定运行。

带负载状态直流电机无位置传感器控制技术

针对易受外施电压或触发逆变功率的影响,产生电机部件损坏等问题,提出一种带负载状态直流电机无位置传感器控制技术。通过在初始电机中添加满足直流条件的输入电流,构建带负载状态直流电机观测模型,利用新型指数趋近率求解模型内无位置传感器的转子姿态,通过改进磁链函数统一静止、低速和高速3段运动方式中转子姿态的起始位点,实现带负载状态直流电机无位置传感器的控制。试验结果表明,所提技术在受到高频信号干扰时,其在3段运动方式上的电流矢量角均较小,且控制结果不受负载转矩的影响,始终与实际结果吻合。

基于改进的SMO永磁同步电机无位置传感器研究

为准确估计无位置传感器的永磁同步电机的转速和转子位置,减弱电机在中高速运行中抖振。论文定义一种积分滑模面,来实现二阶滑膜观测器控制,采取S函数中的的双曲正弦函数代替不连续的符号函数,用锁相环算法获取转子的位置信息,减少相位延迟。基于Matlab/Simulink对改进的SMO控制算法分析,仿真结果表明,改进的二阶滑膜观测器算法较传统SMO算法转子位置估计精度提高250%左右,稳定时转速估计误差在5r/min左右,估计的电机转速与转子位置精度大大提高。

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。

高压变频器在永磁同步减速电机直驱矿井提升机上的闭环矢量应用

针对传统矿井提升机系统故障性高、传动效率低、启动不稳定等问题,高压变频器-永磁同步电机系统的优势得以体现,该系统通过转子磁链定向闭环矢量控制技术和平稳悬停技术来保障矿井提升机的安全性和稳定性,为矿井开采提供了节能、可靠和高效的技术保障。

轴向磁通电机并网发电技术的研究

径向永磁同步电机具有功率密度高的特性,被广泛应用于发电机系统,磁路结构决定其能量密度仍有待提高。由于轴向磁通电机具有良好的磁路特性,在同等需求功率条件下能够缩小电机体积,本文提出采用双定子单转子轴向磁通永磁同步发电机、发动机和高压电池并网,构成两级发电机组,第一级使用电压电流双闭环控制输出540 V直流电压,第二级采用三相四线输出30 kW交流电,直流电压纹波能够抑制在2%以内,交流谐波失真度THD为1.5%,系统效率提高到94%,与普通径向磁通电机相比体积缩小20%。

笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路双重故障研究

基于多回路理论,针对笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路双重故障进行研究。结果表明,笼型异步电动机在发生转子断条与定子绕组匝间短路时,其故障特征往往是相互交织、相互影响的,仅仅应用单一故障检测方法检测笼型异步电动机定转子故障,可能导致故障误判。通过对仿真与实验结果的详尽分析,系统地概括出笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路双重故障特征,明确揭示了二者间的相互关系,为实现转子断条与定子绕组匝间短路双重故障的联合检测提供了重要理论依据。

感应电机转子断条根数影响分析

首先介绍感应电机转子绕组故障分析方法,然后详细讨论转子断条故障后转子各导条和每一段端环中电流的分布及变化情况,定子电流中转子绕组故障特征量的变化情况,最后总结出特征量的变化规律:连续断条根数增加,故障特征量增加;但当连续断条数超过电机每极的导条数时,断条数继续增加,故障特征量反而减小.

基于电流环误差修正的高速永磁同步电机转子位置校正方法

永磁同步电机高速运行时,载波比降低使采样和数据刷新延时引起的转子位置估算误差增大。针对该问题本文提出了一种基于电流环误差修正的转子位置校正方法,根据前馈解耦后d轴电流环调节器的输出与转子位置误差角之间的数量关系,将d轴电流环调节器输出作为误差信号经PI调节器构造转子位置估算误差闭环观测,并用该误差角实时校正估算的转子位置,消除了由采样、数据刷新等引起的转子位置估算误差。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该校正方法的有效性和实用性。

同步电机定子绕组内部故障瞬态分析

同步电机发生绕组故障后,电机的很多参量均要发生变化,参照同步电机自同期并列方式,采用多回路理论从同步发电机刚开始起动进行研究。在多回路模型中,均充分考虑了谐波的影响,并将转子的运动方程引入到模型中。根据多回路的仿真结果,研究了发电机在不同短路匝比、不同故障位置下各电流分量的变化规律,可以解决电机故障诊断中故障样本较难获取的瓶颈问题,为电机的故障诊断打下基础。

步进电机闭环控制系统的基础实验

介绍了步进电机闭环控制系统的实验装置和有关实验程序的设计,对实验的结果进行详细的讨论,指出利用闭环驱动方法,其步进电机的性能可获得明显的改善,并讨论了在实际应用中本实验系统存在的问题。

组合转子同步电机稳定性探讨

组合转子同步电机由轴向叠片各向异性(ALA)磁阻段和面贴式永磁(SPM)段组合而成,磁路各自独立。为研究组合转子电机在开环V/f控制方式下的稳定性,采用小信号分析方法,探讨无惯性阻尼器和附加机械惯性阻尼器的组合式转子电机SPM段占转子全长之比k与电机稳定性的关系。研究结果表明,无惯性阻尼器的组合式转子电机,k值增大,稳定频率范围扩宽不明显;附加惯性阻尼器,选择合适的惯量盘惯量,调节阻尼器的粘性阻尼系数能明显扩宽稳定频率范围,且k和惯量盘惯量越大,阻尼器的粘性阻尼系数调节范围越宽,电机的稳定性越好。

双闭环模糊PI控制的双馈发电机矢量控制系统

针对双馈发电机数学模型具有非线性、多变量、强耦合等特点,在矢量控制的基础上,提出了采用双闭环模糊PI控制方式,其中转子电流内环为PI控制,转子旋转角速度ωr外环为模糊PI控制,按照双馈发电机性能指标最佳控制中的功率因数最高控制方式,使用MATLAB对其建模并仿真,验证了所采用控制方法的正确性和可行性,并可实现在比较宽的风速范围内实现较大风能的吸收;当风速发生变动的工况下系统也具有良好的动态品质。