四相电励磁双凸极电动机单相开路故障分析与容错控制策略

多相结构是提高电机容错能力的有效途径,本文以一台四相8/6极电励磁双凸极电动机为研究对象,借助有限元电磁场分析技术,根据电磁转矩的产生机理确定了功率电路控制逻辑,对电机正常运行及单相开路故障时的运行特性进行了对比分析,通过分析各相电流对电磁转矩的贡献情况,针对单相开路故障提出并研究了一种容错控制策略,仿真分析表明,该控制策略能有效降低故障相对电机电动运行性能的影响,验证了其有效性。

电励磁双凸极电动机换相转矩脉动的研究

电动运行时电励磁双凸极电动机存在转矩脉动的问题,特别是电流换向容易造成很大的转矩脉动。从理论上分析了电流换向过程,利用Maxwell和Simplorer软件的联合仿真验证理论结果,并采用半桥控制电路改善仿真结果,为DSEM电动机的转矩优化设计提供参考。

基于Maxwell 2D的电励磁双凸极电动机仿真分析

电励磁双凸极电动机是一种新型的电动机,其电磁特性有待进一步深入研究。利用AN-SOFT公司的有限元分析软件Maxwell 2D,得到了电动机的静态特性,与实验结果进行了对比。

一种混合励磁双凸极永磁电动机

本发明公开了一种混合励磁双凸极永磁电动机，包括电励磁绕组、永磁体、转子、相绕组、定子轭部和定子内铁心，所述永磁体没置于定子轭部的内表面，所述电励磁绕组设置于永磁体之间，所述电励磁绕组放簧于定子轭部内表面，所述定子内铁心设置于永磁体内表面，所述相绕组设置于转子和定子内铁心之间。由于所述混合励磁双凸极永磁电动机采用了电励磁绕组和永磁体混合，具有结构简单、稳固、易于冷却，可以实现双电流的协调控制和效率在线优化的优点。

新型交流电动机及其控制技术系列讲座(5) 双凸极电动机

阐述了双凸极电动机及双凸极电动机调速系统的基本结构、工作原理、特点,并与开关磁阻调速电动机进行了比较;简要介绍了双凸极电动机的主要类型。

四相电励磁双凸极发电机短路故障分析

本文分析了外接不控全桥整流电路的四相电励磁双凸极发电机的三种单相短路故障运行情况:绕组短路,二极管上管或下管短路。对于正常运行和不同的故障运行情况,利用有限元分析软件Ansoft建模仿真和实验相结合的方法对发电机在空载情况下的磁链、相电压、短路电流、输出电压、电枢反应等进行了详细的分析。比较不同短路故障对发电机的影响:下管短路故障对输出电压品质影响最甚,使输出电压平均值急剧下降且纹波率大大增加;但上管短路故障产生的短路电流最大,对电机发热影响最严重。

五相容错电励磁双凸极电机容错特性分析

针对在高可靠性应用场合而提出一种五相容错电励磁双凸极发电机(fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,FTDSEG)结构。在对比分析了五相非容错电励磁双凸极发电机(non-fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,NFTDSEG)与五相FTDSEG的结构特点基础之上,推导出了从五相NFTDSEG到五相FTDSEG的定转子极数比的变化,并由此得出五相FTDSEG输出正负电动势各占144电角度。利用有限元分析软件,对五相NFTDSEG和五相FTDSEG的磁链和电势进行了对比仿真分析,特别对五相FTDSEG故障运行状态进行了分析。研究了不同励磁电流下4种故障运行时的输出电压以及电机的外特性和功率特性,得出了故障运行对输出电势以及输出功率的影响规律。分析了在饱和时单相短路故障的输出电压比开路故障时大的原因。最后对样机进行实验,证实了该电机具有良好的容错性能。

电励磁双凸极发电机的三相整流换相过程分析

阐述了电励磁双凸极无刷直流发电机整流发电的工作原理,推导了电流换相时间、换相重叠角以及换相压降的解析公式,并分析了励磁电流、发电机转速以及负载性质对电流换相的影响。理论分析与实验结果表明:电励磁双凸极发电机整流发电时的换相过程由电机自感和互感引起;励磁电流大小会使工作模态发生变化;当负载和励磁电流不变时,换相时间受发电机转速影响,换相重叠角保持不变;负载为阻性与感性时,存在换相重叠,负载为容性轻载时,换相重叠现象不明显。

各相对称的五相电励磁双凸极发电机电磁特性分析

针对传统五相电励磁双凸极发电机(wound-field doubly salient generator,WFDSG)各相磁路的磁阻不完全相等的问题,提出一种解决传统五相WFDSG存在的各相电感不对称问题的方法。将励磁绕组跨3个定子极绕制,实现了五相WFDSG各相电感幅值的相等。建立了包含气隙、定子槽气隙和转子槽气隙的空气磁路长度模型,并利用该模型求解了WFDSG的气隙径向磁密。对新型30/24极五相WFDSG进行了静态电磁特性仿真,验证了上述等效气隙模型可以用来计算径向磁密。对新型五相WFDSG绕组电感、电动势等瞬态电磁特性进行了仿真和实验,仿真结果和实验结果显示该WFDSG电动势幅值大小相等,验证了该文设计方法和理论分析的正确性。

外接单相桥的电励磁五相双凸极容错发电机

针对新型的电励磁五相双凸极发电机的结构特点和工作原理,在二维磁场有限元非线性计算分析的基础上,对外接单相桥整流发电电路的发电机发生二极管短路故障时的容错特性进行了理论分析和仿真验证。分析表明:外接单相整流桥的电励磁五相双凸极发电机在发生二极管短路故障时空载运行情况与正常时基本相同,不会由于短路相的影响发生系统崩溃,这与其他发电方式有显著不同;负载运行时输出电压有所下降,但仍有较好的容错性能,可通过提高励磁电流维持正常时的输出功率。

换相策略对电励磁双凸极电机损耗的影响研究

双凸极电机结构简单、可靠性高、成本低且能量密度大,应用前景广阔。此处以三相12/8极电励磁双凸极电机(DSEM)为研究对象,分析和比较了三相三状态(TPTS)、TPTS提前角(TPTS AAC)、三相六状态(TPSS)与三相九状态(TPNS)控制策略的异同。借助Maxwell有限元仿真软件,从提前角的大小及桥臂开关管的导通时长的角度出发,研究换相策略对电机损耗的影响。并设计实验对仿真结果进行了验证。

五相容错双凸极无刷直流发电机研究

针对高可靠性应用场合,提出一种五相10/8结构容错电励磁双凸极发电机的构成方案。在分析了该电机结构特点的基础上,利用二维有限元电磁场分析软件对电机的静态特性和空载开路故障进行仿真。仿真结果表明:该电机电动势宽度为144°左右,励磁绕组自感基本不受转子位置影响,而电枢绕组的互感也远小于电枢绕组的自感。当一相或非相邻的两相发生开路故障时,对输出电压的直流分量影响很小,而当相邻的两相发生开路故障时,对输出电压影响不可以忽略。

电励磁双凸极发电机的短路运行分析

文章给出了电励磁双凸极无刷直流发电机的两种短路故障运行情况:直流输出端短路和三相电枢绕组短路。对于直流输出端短路,利用有限元分析软件ANSOFT建模仿真和实验相结合的方法对不同发电方式短路运行下的发电机磁场,相磁链,短路电流以及电枢电流的换相情况进行了详细地理论和实验分析。揭示了发电机输出端短路时,不同发电方式下的电枢反应和电流换相特点。通过进一步研究表明:发电机输出端短路时,若无寄生参数,发电机一直工作在电流换相状态;否则,则还存在单相导电工作状态。当发电机发生相间短路时,不存在换相重叠现象,其短路电流与输出端短路时相比要小。

电励磁双凸极发电机励磁故障容错控制策略

在一些高可靠性场合中,发电机系统的可靠性技术研究非常关键,容错控制可以有效提高发电机系统的可靠性。电励磁双凸极发电机(doubly salient electro-magnetic generator,DSEG)是一种高可靠性的新型无刷直流发电机,针对这种电机一些故障类型的容错控制已有一些研究成果,但对其励磁故障容错控制却鲜见报道。介绍DSEG发电系统,并在此基础上分析了发电系统的励磁故障。分析发电系统在励磁故障下实现容错发电的基本原理与容错型功率变换器的选取原则。针对DSEG发电系统的励磁故障,提出一种基于四桥臂变换器的新型六拍容错发电控制方法,可以使DSEG在失去励磁绕组电流的情况下容错运行。构建容错发电系统实验平台并进行实验,验证了所提方法的可行性。

电励磁双凸极电机的机械特性研究

理论分析了电励磁双凸极电机与输出转矩的关系,以一台18kW电机为例,在不同运行条件下进行实验。通过对实验结果进行分析,揭示了电机在不同运行条件下的机械特性。