交错磁极混合励磁同步发电机冷却系统设计与温度场计算

为了进一步降低电机性能受温升限制的影响,对一台交错磁极混合励磁同发步电机提出了机壳水冷和环形水冷盘相结合的冷却系统。基于计算流体力学(CFD)和传热学理论,建立三维流体场和温度场模型,分析在相同进水流量下单水道、双水道及加入扰流片三种水冷盘的散热性能,对水冷盘壁厚及相邻扰流片间的夹角进行了优化。对优化后的冷却方案进行温度场仿真,得到电机各个部件的温升。仿真结果表明,与传统的机壳螺旋水道结构相比,加入水冷盘结构能够有效降低发电机各部分温升,提高发电机的冷却散热能力。

混合励磁同步发电机–矩阵变换器发电系统两级式电压闭环控制策略

研究了一种基于混合励磁同步发电机与矩阵变换器组合的宽转速范围的变速恒频发电系统。在理论推导该新型发电系统数学模型的基础上,提出了一种将发电机端电压闭环控制与矩阵变换器输出电压的瞬时值闭环控制相结合的两级式电压闭环控制策略,并通过推导闭环系统传递函数对系统稳定性进行了分析。最后,通过实验验证了该发电系统及其控制策略的有效性。

混合励磁同步发电机交流励磁的矢量控制

提出了一种并列结构混合励磁同步发电机,并对提出的交流励磁矢量控制策略进行了研究。首先,在混合励磁同步发电机的结构和工作原理的基础上,建立了数学模型,提出了一种利用电压空间矢量将交流励磁磁场定向于d轴的控制策略。然后,在MATLAB/Simulink环境下搭建了混合励磁发电机及励磁控制系统的仿真模型并进行了仿真研究。理论分析与仿真结果均表明,所提出的控制策略能够用最小的电励磁电动势得到最佳电压调整量,实现发电机输出电压稳定,并且输出电压的调节取决于励磁电压的q轴分量。仿真结果也表明该交流励磁控制系统具有良好的动态和稳态性能,负载变化时,发电机能够输出恒定的电压。

并列转子混合励磁同步发电机的运行模态分析

为了解决永磁同步发电机气隙磁场调节困难的问题,研究一种新型混合励磁同步电机,描述它的结构及工作原理。借助电枢反应理论,分析不同励磁电流情况下并列转子混合励磁同步发电机中永磁同步发电机和电励磁同步发电机各自的工作情况,对电机运行过程中存在的3种运行模态(双发电模态、单发电模态和发电–电动模态)进行分析,并探讨了电机3种工作模态的边界线,实验验证了理论分析的正确性。

交错磁极混合励磁同步发电机径向电磁力波分析

对交错磁极混合励磁同步发电机的径向电磁力波进行分析,首先介绍该发电机的基本结构,并对全永磁部分的径向电磁力波进行解析分析,考虑环形励磁绕组直流偏磁效应,定性得到对永磁同步发电机电磁振动影响较大的力波分量的来源、频率以及阶次;然后利用三维有限元法对该发电机的径向电磁力波仿真计算,通过对全永磁部分、辅助励磁部分的径向电磁力波定量分析,揭示了全永磁部分与辅助励磁部分都具有奇数倍频径向电磁力波的特点,并对各自的原因进行分析,以及总结了该发电机沿轴向方向径向电磁力波变化的规律;最后,通过测量发电机机脚振动加速度验证了径向电磁力波仿真分析的正确性。

定子斜槽的混合励磁永磁同步发电机研制

在混合励磁永磁同步发电机基础上,研制了定子斜槽混合励磁永磁同步发电机。仿真结果表明:定子斜槽混合励磁永磁同步发电机可以动态实时输出功率,具有很小的电压调整率,可实现全自动调压,过载能力强,输出电压波形正弦畸变率低,不同负载之间相互干扰和影响降低到最低限度,供电品质显著改变,供电系统可靠性大大提高。

基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

变频交流发电系统在航空电源上越来越受到重视。发电机转速的变化带来了发电机参数的变化,对发电机调节技术带来了挑战,现有的适合恒频发电系统的调压技术不能满足变频发电系统的需要。本文将发电机电压、励磁电流、发电机频率和负载电流四个量作为反馈量,构成多环反馈,用于新型的混合励磁无刷交流发电系统中,分析了混合励磁无刷交流发电机的特性。对发电系统进行了变频调压实验,实验结果表明,设计的发电机调压器减小了动态调节时间,适合于变频交流发电系统。

新型混合励磁直驱式风力发电系统MPPT控制

介绍了一种基于新型混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统。根据风力机特性和混合励磁同步发电机的特点,提出一种不依赖风机参数和空气密度的变步长最大风能跟踪控制算法,通过实验得出一种变步长经验算法,使系统更快速有效地实现最大风能跟踪。搭建了基于混合励磁同步发电机的风力发电系统试验平台。实验结果表明:该算法不仅能在风速变化时自动搜索到每一风速对应的最佳转速,实现风机最大风能的捕获,而且具有对快变风速的动态响应能力,验证了控制方案的正确性和可行性。

混合励磁风力发电系统灵活功率控制

针对混合励磁同步发电机和风力发电系统的特点,提出一种新的混合励磁风力发电系统控制策略,实现风力发电系统最大功率跟踪和灵活的有功功率和无功功率控制。通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来控制电机的转速,使电机运行在最佳转速,实现风力发电系统的最大功率点跟踪。而三相并网逆变器采用静止两相坐标系下的灵活功率控制,实现有功功率和无功功率的解耦控制和灵活可调。仿真和实验结果表明:该控制策略使系统具有良好的静、动态性能,能实现风能的最大跟踪。

HESG-MC发电系统恒调制比电压闭环控制策略

研究基于混合励磁同步发电机–矩阵变换器(hybrid excited synchronous generator-matrix converter,HESG-MC)组合的变速恒频发电系统,将矩阵变换器的钳位保护电路与混合励磁同步发电机的励磁全桥电路融合,省去了直流励磁源,实现混合励磁同步发电机的自励磁。推导基于HESG-MC组合的发电系统的数学模型,在理论分析的基础上,针对该系统提出矩阵变换器恒调制比的电压闭环控制策略,通过对励磁电流的调节实现矩阵变换器输出恒频恒压的交流电能。最后,通过实验验证了HESG-MC变速恒频发电系统及其控制策略的有效性。