含UDE附加阻尼支路的构网型直驱永磁同步风电机组次同步振荡抑制策略

针对构网型直驱永磁同步风电机组在弱电网下的次同步振荡问题,该文提出了基于不确定性和扰动估计器(UDE)的附加阻尼支路振荡抑制策略。首先,网侧变流器采用虚拟同步机(VSG)技术,并基于谐波线性化理论建立了网侧变流器序阻抗模型;其次,深入分析引入电压电流双闭环控制对弱电网下构网型直驱永磁同步风电机组产生次同步振荡的影响特性,提出了电流环引入UDE附加阻尼支路的振荡抑制策略,并基于UDE的附加阻尼控制采用滤波带宽思想对系统扰动进行估计,通过动态电压补偿方式实现阻尼支撑,可有效抑制次同步振荡,提升系统鲁棒性;最后,通过时域仿真验证了所提振荡抑制方法的有效性。

双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

地铁车辆用直驱式永磁同步牵引电机研究

针对现有地铁异步牵引电机+齿轮箱运行模式存在问题,提出了一种适于地铁运行的直驱式永磁同步牵引电机(MD-PMSM),给出了MD-PMSM运行原理及结构参数的设计方法,并建立其2D及3D有限元仿真模型,通过参数化转子磁路结构进行仿真优化,并对优化后的MD-PMSM进行了牵引、制动及散热等方面的仿真分析。结果表明,优化后的MD-PMSM输出转矩较优化前提高了约33%。与现有异步电机相比,具有转矩密度大及效率高等优点,可替代现有异步电机+齿轮箱运行模式,实现低速大转矩直接式驱动。

半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀的故障诊断分析

轴承滚道形貌出现“搓衣板”纹路的故障模式是风电机组常见的主要故障之一。针对半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀故障,首先通过在线监测系统采集发电机轴承运行时的振动信号,然后对振动信号故障特征进行提取与诊断分析,研究和复现轴承滚道微电流腐蚀的失效模式和故障发展历程,最后同步验证抑制轴电流的措施的有效性,以此保障风电机组健康可靠地运行。分析表明:该故障风电机组的发电机轴承滚道出现的“搓衣板”纹路并非轴承的主要失效模式,而是轴承滚道发生二次损伤的表现。随着时间推移,轴承滚道出现的损伤(浅坑)纹路逐渐重复叠加并变得更加清晰,说明该发电机的主要失效模式为轴承微电流腐蚀。

地铁列车永磁同步电机牵引系统技术研究

高效的永磁牵引技术能大幅提高牵引效率,降低相关能耗,已成为轨道交通运营节能降耗的关键技术。本文结合永磁牵引系统组成,阐述列车牵引系统的车辆系统主电路拓扑结构;对比分析异步感应电机牵引系统,提出永磁牵引变流器、永磁同步电机有关的技术方案,解析了永磁牵引系统节能相关原理;结合实际案例进行能耗分析,并提出应用问题解决方案。

永磁直驱风力发电机非奇异终端滑模控制

为提高永磁直驱风力发电系统的抗扰能力和控制精度,提出了一种扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的最大功率跟踪控制策略。利用扰动观测器得到风力发电机的转矩变化,对控制器进行前馈补偿;采用非奇异快速终端滑模面提高控制器的动态性能,实现系统快速收敛,减少因扰动引起的抖振。仿真结果表明,所提策略在随机风速的情况下可以准确估计转矩变化,提高最大功率跟踪过程中的转速跟踪精度和风能利用率。

永磁直驱带式输送机模糊自抗扰偏差耦合多电机控制策略

针对煤矿井下带式输送机传统异步电机驱动系统存在的传动效率低、耗电量高、重载启动性能差以及多电机运行不同步等问题,提出了基于模糊自抗扰偏差耦合控制策略的多电机永磁直驱带式输送机。在此基础上开展了模糊自抗扰偏差耦合控制策略仿真试验与井下运输顺槽带式输送机现场工业性试验,结果表明:相较于传统主从控制,基于模糊PI自抗扰偏差耦合控制策略的带式输送机多电机永磁直驱系统,在额定负载下多台电机之间的最大转速不同步度最小仅为0.04%,同步性能最大可提高99.7%;而在现场动态落煤工况试验中,最大转速不同步度仅为2%,能够满足长距离重载带式输送机的零速重载启动要求,可显著提高带式输送机多电机驱动系统的同步性能与抗干扰能力。

基于不同绕组形式双定子低速大转矩永磁直驱电机转矩脉动的分析与抑制

双定子低速大转矩永磁直驱电机(DLHPMDM)具有高转矩密度和高效率等优点,是传统低速大转矩传动系统的良好替代方案。DLHPMDM可以看作由内、外两台电机构成的整体。绕组形式选择不仅直接影响内、外电机的转矩性能,内、外电机不同绕组形式的组合还会改变内、外电机输出转矩的叠加效果,最终影响DLHPMDM的转矩脉动水平。首先,基于双定子电机的转矩叠加原理,提出一种抑制DLHPMDM转矩脉动的设计方法,采用解析法分析内、外电机反电动势谐波相位差如何影响纹波转矩的叠加效果,并对内定子采用不同绕组形式时DLHPMDM的转矩性能进行仿真分析和初步验证。其次,考虑到绕组谐波引起的谐波电流对转矩脉动的影响,采用以电压源为激励的有限元分析进一步验证了内、外电机选用合理的绕组形式组合时,内、外电机纹波转矩的叠加削减作用能够有效降低DLHPMDM的转矩脉动。最后,采用转矩脉动最低的设计方案试制了一台DLHPMDM样机并完成相关实验,实验结果验证了分析的准确性。

基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究

为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析。本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势;之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型,并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性;最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型,通过多目标遗传优化算法,对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计。优化结果及对比分析表明,针对兆瓦级直驱式风力发电机而言,采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势,本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础。

5 MW内外转子组合式直驱永磁风力发电机仿真设计

文章通过等效磁路法设计了额定功率5 MW的直驱永磁风力发电机,对比研究了120极/378槽和78极/324槽两种设计方案的超大功率直驱永磁风力发电机性能,从电机结构上解决了超大功率发电机体积过大,不利于运输等缺点,并在此基础上,仿真验证了文章所设计的内外转子组合式5 MW直驱永磁风力发电机是可行的和有效的。

SINAMICS S120在驱动大功率直驱永磁同步电机中的应用

本文介绍西门子SINAMICS S120系列变频器在驱动2000kW直驱永磁同步电机中的变频器选型配置和调试过程处理,通过对2000kW直驱永磁同步电机的相关参数的设置调试以及功能校验,使得SINAMICS S120驱动大功率永磁同步电机得到了实际性的验证。

海上半直驱永磁风力发电机电磁设计与温度场分析

以海上16 MW半直驱永磁风力发电机作为研究对象,基于有限元分析方法针对不等气隙条件下电磁特性、冷却结构设计及温度场仿真展开研究,结果表明优化后的电机能够合理地降低电机损耗,提高电磁性能,水套冷却和空水冷却相结合的冷却方式散热效果良好。通过型式试验,验证了电机设计的合理性。该电机的设计对海上永磁风力发电机大型化的发展发挥了重要作用。

5.5 MW半直驱中速永磁风力发电机温度场分析

本文建立了半直驱中速永磁风力发电机的三维流体与传热耦合模型,进行了数值模拟,获得了电机内部温度场,并与试验样机实测数据进行了对比。总结了大功率中速永磁发电机内部传热规律,为发电机冷却结构优化设计提供理论依据。

高速永磁同步电机在变压吸附制氧系统中的应用研究

随着国家环保政策的不断推进,钢铁行业逐渐向低碳、绿色、高效发展。为了达到这个目标,就需要新技术的不断应用。在整个冶金工艺系统中,电机起着至关重要的作用。但现有的普通异步电机却有着能耗高、传动效率低、体积大等缺点,无法与采用新技术的系统进行相匹配和适应。因此,通过对高速永磁同步电机的特点进行研究分析,并在新的变压吸附制氧系统中采用具备高转速、低转动惯量、高动态响应、大功率、结构紧凑等特点的高速永磁同步电机来替代普通异步电机,以此来保证变压吸附制氧系统的高效稳定运行。

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。

直驱永磁牵引电机振动原因分析

目的:与传统的异步电机相比,直驱永磁传动可省掉齿轮传动装置,提高传动效率,减小传动机构维护工作量,并提高传动系统整体效能。为解决直驱永磁牵引电机低速运行时振动加剧的问题,提高直驱永磁牵引电机服役寿命及安全性与舒适性,特开展本研究。方法:针对直驱永磁牵引电机在90~105 r/min转速范围内出现的振动加剧问题,根据永磁电机振动机理通过解析法分析了直驱永磁牵引电机极槽配合与电机径向电磁力之间的数值关系;使用SKF-AX型数据采集器对直驱永磁牵引电机传动端与非传动端及不同方向进行振动加速度检测,并对振动结果进行频谱分析,找到引起振动的频段;通过有限元方法对直驱永磁牵引电机进行径向力分析,对定子铁心模态进行分析,得到径向力的幅值、频率以及定子铁心自振频率。结果及结论:结合解析法、振动检测试验及有限元仿真分析证明该电机在90~105 r/min转速范围内发生共振是引起振动加剧的根本原因;并基于以上分析对该电机的极槽配合进行了改进,将电机14极114槽更改为14极126槽。通过有限元仿真分析及振动检测试验可知,已有效解决了电机在90~105 r/min出现的共振问题,提高了直驱永磁电力机车的安全性与舒适性。

电动飞机电推进锥形永磁同步电机轴向磁拉力影响因素分析

针对螺旋桨轴向力磨损电推进电机轴承问题,本文提出一种锥形电推进电机方案,利用锥形电机的轴向力平衡螺旋桨的轴向力。首先,建立了电推进锥形永磁同步电机磁路模型,给出了相关参数的数学解析式,同时基于磁路模型给出了锥形电机轴向磁拉力的数学表达式。其次,在此基础上分析了锥角及交直轴电流对轴向磁拉力的影响机理,为锥形永磁同步电机轴向磁拉力的研究提供了理论参考。

一款原料萃取工况专用的低速直驱永磁电机磁路优化设计

如何更高效、更可靠、更具经济地完成稀土元素的分离与提纯,一直是行业关注的重点。本文针对原料萃取环节,充分挖掘生产痛点,优化系统性能,设计了一款萃取专用的低速直驱电机,有效提升了生产及管理效率,节能增效,为产业升级提供了新的思路。

基于准谐振滤波器的永磁同步电机死区补偿方法研究

在逆变器中,为了防止上下开关管同时导通,通常会在导通时间中加入死区时间,使得永磁同步电机产生5次和7次电流谐波。显然,研究如何抑制该谐波是非常有必要的。首先分析了死区时间引起的5次和7次电流谐波,然后采用准谐振滤波器提取电流中的谐波分量来死区补偿并进行稳定性分析,最后在MATLAB/Simulink仿真平台上验证所提方法的有效性。

直驱永磁同步风力发电系统功率控制研究

直驱永磁同步风力发电系统的高功率特性和低电压穿越特性意味着该风力发电系统需要更有效的功率控制措施来保障系统的正常运行和与之相接的电网的平稳正常供电。而对直驱永磁同步风力发电系统进行功率控制主要包括最大风能跟踪控制、有功功率平滑控制和模糊推理的变桨距控制等三种主要策略。基于这三种主要策略,本文提出了一种直驱永磁同步风力发电系统的功率平滑与控制设计方案,尝试将发电系统的功率控制与平滑策略实际应用。