基于模态分析的双定子电励磁场调制电机弹性模量调整方法

准确获得电机结构的模态分析结果是研究电磁噪声的前提条件。该文以一台双定子电励磁场调制电机为研究对象,首先,利用有限元软件对影响其模态分析的弹性模量展开研究,探索弹性模量变化对各阶固有频率的相对影响率大小,找到外定子、电枢绕组、机壳和端盖的弹性模量变化对模态分析结果的影响规律,由此明确参数调整的方向性。然后,采用锤击法进行模态实验,并获得外定子、外定子组件以及整机模态实验结果与仿真结果二者误差的大小。最后,根据二者误差大小及参数调整的方向性,选择合适的弹性模量调整值将其误差均调整到4%以内,从而得到精确的模态仿真结果,进而有利于后续该电机电磁噪声的分析。

一种船舶推进的双定子单转子场调制超导电机

双定子单转子永磁同步电动机存在转矩脉动大、反电势谐波含量丰富的缺点。为了提高电机的电磁性能,提出了一种船舶推进的双定子单转子场调制超导电机。该模型将超导材料代替调磁环中的环氧树脂,且在外定子开辅助槽。利用遗传算法对电机的关键参数进行优化。与传统模型相比,提出模型的输出转矩提高了4.36%,转矩脉动降低了5.12%。

电励磁双定子场调制电机的多目标优化设计分析

电励磁双定子场调制电机适用于低速大转矩直驱应用场合,融合了双定子电机理论和磁场调制电机理论,具有转矩密度高和控制灵活等优点。针对该电机双层气隙、双定子的复杂结构以及含有丰富的谐波磁场,利用有限元软件建立其结构参数模型,以高转矩密度和低转矩纹波为优化目标,基于敏感性分析对关键尺寸参数进行敏感度分层,并根据参数敏感度层次将基于遗传算法的多目标优化分析以及响应面法和单参扫描法等多种优化方法相结合,最终确定电机的最优结构尺寸参数。基于二维有限元法对所提电机的空载感应电动势、定位力矩、电磁转矩等电磁性能进行分析计算,并通过样机实验验证了基于参数敏感度分层的多目标优化设计方法的有效性和有限元分析的正确性,丰富了该类结构复杂的场调制电机的高效优化设计途径。

双定子磁场调制电机及其无位置传感器控制

在磁性齿轮的结构上,将磁性齿轮的内外双层永磁体都替代为交流绕组,中间为磁场调制铁块,形成双定子磁场调制电机(DSFM)。由于该电机励磁磁场和电枢磁场由定子三相绕组产生,无论励磁磁场还是电枢磁场都可以各自灵活地调节幅值、频率,而且励磁磁场和电枢磁场的功能可以灵活地互换。因此,该电机的转速和转矩调节范围可进一步提高。同时电机内部没有永磁体,因此不存在齿槽转矩问题。该文对该电机的结构以及控制理论进行研究,同时实现了该电机基于滑模观测器的无位置传感器控制。最后,利用仿真和样机试验验证了本文DSFM的运行原理和控制理论。

海上风力发电用静态密封双定子高温超导发电机的样机研制与测试

海上风力发电是可再生能源的重要发展方向之一,为了降低发电成本,海上风力发电机组的单机容量越来越大,目标是10MW及以上级别。而高温超导直驱发电机具有体积小、重量轻的优势,是大型海上风电机组中最具有竞争力的方案之一。然而基于电励磁同步电机拓扑结构研发的超导励磁直驱风力发电机面临着冷却液旋转密封、电流传输有刷、力矩管设计困难等技术难题。为解决上述难题,基于电机气隙磁场调制理论提出一种静态密封双定子高温超导风力发电机,可实现冷却液的静态密封和电流无刷传输,还可降低力矩管的设计难度。重点介绍该静态密封双定子高温超导发电机的拓扑结构、工作原理以及一台10kW样机的电磁性能、制造过程、实验平台与测试研究。该样机的成功制造与测试,验证了静态密封双定子高温超导发电机原理的可行性,总结了一整套制造与实验方法,为该型超导电机未来的工程应用提供参考。

定子双馈电双凸极电机SVPWM控制建模与仿真

文章分析并建立了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,SDFDS电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高SDFDS电机的电枢电流的控制性能。并基于Matlab/Simulink建立了SDFDS电机调速系统的SVPWM控制系统仿真模型。仿真结果表明,采用SVPWM控制的SDFDS电机调速系统电枢电流谐波明显减小,电机转矩脉动降低,电机转速控制性能良好,验证了整个SDFDS电机SVPWM控制系统的正确性和有效性。

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交—直—交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的 PI控制器。同时基于 MATLAB 软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行。

双三电平双馈电机控制系统

以双馈电机的矢量控制技术为研究对象,采用交流/直流/交流变流器作为主电路。交流/直流采用三相三电平整流器实现网侧的单位功率因数,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。直流/交流采用三电平逆变器,并对双馈电机进行定子磁链定向的矢量控制,定子侧功率因数为1,且电机动态性能良好。本文还采用了一种新型的电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将三电平逆变器电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,并方便地实现了对中点电位平衡的控制。