笼型转子无刷双馈发电机的间接功率控制

针对无刷双馈发电机(BDFIG)在变速恒频风力发电系统中有功功率和无功功率的控制问题,提出一种笼型转子无刷双馈发电机并网后的间接功率控制方法。利用BDFIG统一坐标系模型推导出有功功率与控制绕组磁链幅值和相位增量之间的解析关系,在此基础上设计有功功率和无功功率的控制器,建立间接功率控制系统的结构框图。样机并网后的实验结果表明该方法能够实现有功功率与无功功率的控制。该方法无需进行旋转坐标变换,用到的电机参数较少,构成的控制系统结构简单。

基于Kriging代理模型的无刷双馈发电机转子优化设计

无刷双馈发电机由于其自身没有电刷、滑环等结构特点,因此被认为是最有希望成为风力发电系统的主流发电机之一。无刷双馈发电机是依靠转子的磁场调制机理实现机电能量转换,其转子的耦合能力是影响电机性能的重要因素。因此本文提出了一种串联笼条辅助磁障转子的新型转子结构,分析了该种转子不同结构参数对电机性能的影响,并提出一种基于Kriging代理模型的多目标差分进化算法的无刷双馈发电机转子优化设计方法。首先建立该种新型转子的参数化模型,通过Kriging代理模型建立优化变量与优化目标之间的响应关系,再利用多目标差分进化算法找到最优的变量组合,最后通过有限元仿真对电机的性能进行分析。

不平衡电压下双笼转子无刷双馈发电机的多目标控制

该文以双笼转子无刷双馈感应发电机为主要研究对象。为了解决不平衡电网电压带来的功率绕组(power winding,PW)定子绕组功率脉动和电流不平衡的问题,设计了简化矢量控制策略,对PW侧谐波功率和负序电流进行抑制。此外,通过建立控制绕组(control winding,CW)电流统一表达式,对各个控制目标之间的关系进行了数学推导和理论分析。在此基础上,建立了PW电流不平衡度约束条件下,针对PW有功功率脉动幅值和无功功率脉动幅值的多目标控制数学模型。并采用粒子群算法进行求解,对CW统一电流表达式中的系数进行优化,计算CW参考电流值从而实现多目标控制。最后在双笼转子无刷双馈感应发电机实验平台上,对所提出的控制策略的有效性和理论推导的正确性进行了验证。

基于定子电流法的绕线转子无刷双馈发电机偏心故障研究

绕线转子无刷双馈电机在船舶轴带发电以及风力发电等领域中具有良好的应用前景。转子偏心是一种常见的机械故障,威胁着现代化工业体系的稳定运转,因此实现其状态检测和故障诊断非常关键。由于无刷双馈电机具有特殊的定、转子绕组结构以及复杂的气隙磁场,因此传统的故障检测方法无法直接用于该类电机。该文通过定子电流法提取了功率绕组电流的特征频率分量作为故障指标,实现对静偏心、动偏心以及混合偏心的无创诊断。建立故障电机的时步有限元模型,并通过详细的故障机理分析,得出不同类型的偏心故障可能导致的特征频率信号。最后,以一台2/4对极无刷双馈电机为例,并通过有限元仿真、样机试验验证解析法的结论,为绕线转子无刷双馈电机偏心故障的精准检测提供了理论依据。

新型双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。

双定子笼障转子无刷双馈发电机冷却空气流变特性数值分析

双定子笼障转子无刷双馈发电机(DSCBR-BDFG)采用了背靠背笼障转子以及双定子结构,因此其具有磁场耦合能力强、功率密度高、容错性能好等优势。针对该发电机结构复杂、散热困难、额定运行时局部温升较高的问题,研究通风结构内部冷却空气的流变特性对发电机冷却系统优化设计具有重要意义。以一台50kWDSCBR-BDFG样机为研究对象,阐述了该发电机的机械结构、绕组联结方式以及励磁控制系统,分别建立内外流体区域的三维物理模型和数学模型,给出边界条件和基本假设,根据流体力学理论,采用有限体积法对其湍流控制方程进行数值求解,得到了发电机内部空间不同位置的空气流速、流量以及迹线等空间分布特点,并对其进行详细分析。通过研究揭示了DSCBR-BDFG内部冷却介质流变特性的分布规律,为后续对该发电机通风冷却结构的优化设计提供依据。

等距笼型转子无刷双馈电机的有限元分析

针对笼型无刷双馈电机的效率较低的问题进行研究,电机效率与转子磁场极数转换效率和转子漏阻抗参数相关,对转子结构进行优化设计是提高电机性能的根本途径。在分析现有笼型转子的特性基础上,提出等距笼型的新转子结构。新转子具有公共端环和独立叠式转子导体回路,每个转子导体回路的节距相等。利用ANSYS软件对不同笼型转子结构的磁场进行有限元分析,计算出转子磁动势谐波含量和转子漏阻抗参数。结果表明,新转子结构无刷双馈电机的转子电阻和漏电抗小,与定子功率绕组和控制绕组极数相对应的转子谐波磁场含量高,其他高次谐波磁场含量低。

ALA转子无刷双馈风力发电机的参数计算方法与转子制造工艺探讨

在大型变速恒频风电系统中采用新型无刷双馈发电机 ,既运行可靠又可降低所需控制系统的容量和成本。该文介绍了该种风电系统的组成和新型无刷双馈发电机结构 ;提出了各向异性轴向叠片 (ALA)转子无刷双馈发电机电感参数的准确计算方法 ;研究了主要设计尺寸对电机耦合能力的影响 ;对该种电机转子的制造工艺进行了探讨。研究表明 ,该文提出的电感参数叠加法较好的解决了该种发电机的参数计算问题 ;在无刷双馈发电机的设计中 ,应兼顾考虑主要设计尺寸的综合影响 ,以得到最佳的设计方案。

绕线转子无刷双馈发电机电磁设计特点及其性能分析

本文从分析无刷双馈电机的基本运行原理出发,并以无刷双馈发电机的等效电路为依托,提出了无刷双馈发电机的基本设计思想,并给出了进行电磁计算的算法流程。在进行电机的参数计算时,针对特殊设计的绕线型转子漏感,提出了采用逐槽累加计算槽漏感和利用谐波分析计算谐波漏感的新方法。最后,以一种4/8极无刷双馈发电机为例并利用Vc++6.0编制的电磁计算程序计算电机相关性能数据,并从理论和实验的角度加以分析。

笼型转子无刷双馈电机的动态特性仿真

无刷双馈电机在结构上与传统交流电机有较大的不同。本文介绍了对笼型转子无刷双馈电机的结构、原理与运行方式，建立了该种电机通用的数学模型，给出了参数计算方法，并对一台（４＋２）极无刷双馈电机的多种运行方式进行了仿真研究。

笼型转子无刷双馈电机d-q模型与控制特性仿真

无刷双馈电机是一种新型的适于变频调速系统使用的电机,其结构型式和工作原理与传统交流电机相比具有较大的区别.针对转子结构为笼型短路绕组的无刷双馈电机,建立了其在转子旋转坐标轴下的d-q数学模型,导出了电磁转矩表达式,并应用该模型对该类电机的控制特性进行了仿真研究,仿真结果验证了模型的正确性.

深槽式笼型转子无刷双馈电机的仿真分析

针对笼型转子无刷双馈电机转子磁场调制能力差、电机效率低特点,利用Ansoft软件对一种新型深槽式笼型转子无刷双馈电机进行建模仿真,得出电机磁力线分布图,气隙磁通密度波形,再利用MATLAB软件计算出气隙磁通谐波含量,与具有较好磁场调制能力的凸极加导条转子无刷双馈电机的仿真结果进行分析对比,得出深槽式笼型转子结构简单可靠,具有更高的磁场极数转换效率。

基于新的T型稳态模型的独立无刷双馈发电机性能分析

无刷双馈发电机是一种新型的双定子绕组感应发电机,它的两套绕组(功率绕组和控制绕组)都被固定在定子上。本文提出了一种新的T型稳态模型。相对于常规Π型稳态模型和简化的内核稳态模型,这种新的T型稳态模型更适合于独立无刷双馈发电机的性能分析。基于所提出的T型稳态模型,对无刷双馈发电机的功率流和控制绕组电流特性进行了理论分析,并且通过实验验证了分析结果的正确性。该分析结果表明独立无刷双馈发电机在超同步速运行时有更优的性能,并且为进一步提高无刷双馈发电机独立发电系统的动态性能奠定了基础。

分段式笼型转子无刷双馈电机的设计与分析

无刷双馈电机(BDFM)在风力发电系统中具有广阔的应用前景。其转子的磁场调制能力优劣直接影响着该类电机的功率密度和效率。基于笼型转子结构提出一种分段式笼型转子结构。介绍了BDFM的拓扑结构和变速恒频发电的基本原理,将几种笼型转子结构的BDFM进行有限元对比分析,深入研究转子导条间隔角度和导条层数对新型转子耦合能力的影响,确定了使得分段式笼型转子具有较强磁场调制能力的结构参数。结果表明:该新型转子结构在保证一定耦合能力的情况下,端部空间利用率更高,电机功率密度更大,且转子结构简单可靠、易于制造。

6+2极改进型磁阻转子无刷双馈发电机设计

无刷双馈电机是一种新型的电机,不仅具有无刷可靠的结构,而且具有良好的起动和运行特性,并可方便地实现异步、同步、双馈和发电等多种运行方式。无刷双馈电机的运行原理与传统的交流电机有较大的差别,定子上有2套不同极数的三相对绕组,分别称为功率绕组和控制绕组,转子采用笼型或磁阻型结构，实现无刷化，通过电机转子的磁动势谐波对定子不同极数的旋转磁场进行调制．实现电机能量的转换。

浅谈1.5MW双馈风力发电机定、转子槽型的选择

发电机定、转子槽口形状直接影响到发电机感应电势中的谐波含量,同时影响到整个电机生产制造工艺及电机运行的可靠性。通过对1.5MW变速恒频双馈感应发电机定、转子各种槽型下的谐波分析,可找出在结合生产制造工艺方法及生产设备的基础上,适合的定、转子槽口形状。

两种不同笼型转子结构无刷双馈电机的稳态运行性能对比

无刷双馈电机(BDFM)在变频调速及风能发电领域具有良好的应用前景。目前,转子磁场调制效果差、运行效率偏低的问题仍然制约着笼型转子BDFM的发展。首先从理论上分析了带公共笼条和公共端环的笼型转子产生的空间谐波磁动势及其影响因素,充分考虑了不同笼型转子结构的特点以及转子各短路环在电磁耦合中的作用。在此基础上,提出了一种混联式笼型转子结构,并通过有限元法对两种不同笼型转子结构BDFM样机的运行性能进行了数值计算与对比分析。最后,成功研制了混联式笼型转子样机,并对两种不同转子结构样机的稳态运行性能进行了对比实验研究。结果表明,混联式笼型转子样机定子绕组空载电流较低,运行效率及功率因数均明显提高,为笼型转子BDFM的发展拓宽了研究思路。

一种复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制研究

无刷双馈发电机无电刷和集电环,具有免维护而可靠性高、变流器容量小等优点,极有可能竞争目前风电系统中普遍使用的传统有刷双馈感应发电机和永磁同步发电机。针对新型复合转子结构无刷双馈风力发电机功率绕组有功和无功功率的控制需求,按照控制绕组磁链所在扇区,采用查表方式确定控制绕组机侧变流器的电压空间矢量,进而对其最大功率跟踪及单位功率因数等进行有效的直接功率控制。通过对比8/4极25kW样机测试系统的仿真与实验结果,证明了所提复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制的正确性、可靠性和有效性。

一种笼型转子无刷双馈电机的磁链观测方法

由于没有电刷和集电环,无刷双馈电机运行可靠,维护成本低廉,因而在风电领域具有广阔的应用前景。在现有的无刷双馈电机的各种控制方法中,定子功率绕组和控制绕组磁链的观测都是必须的。当需要其中一个绕组的磁链在另外一个定子绕组静止坐标系的表达式时,两个静止坐标系之间的坐标变换成为必然,但在实际系统中该坐标变换实现起来十分困难。该文提出一种笼型转子无刷双馈电机在任意一个定子绕组静止坐标系观测另外一个定子绕组磁链的方法,该方法简单且不需要坐标变换,因此易于在实际系统中实现。仿真和实验结果表明,该方法观测结果比较准确,可以满足实验系统对于动态性能的需求。所提方法同样适用于绕线型转子无刷双馈电机。

笼型无刷双馈电机转子的优化设计与有限元分析

分析了无刷双馈电机的运行原理,对电机的定、转子结构进行了设计。以(3+1)对极的笼型电机为例,分析其转子结构的优化设计方案。使用ANSOFT有限元软件,利用二维磁场分析了这种笼型转子结构的磁场分布和谐波频谱,对各种优化方案进行了比较。