基于电流位置关系的DSEG整流器开路故障诊断算法

整流器作为电励磁双凸极发电机(DSEG)的重要组件,其承受频繁的高压和大电流,容易产生故障。然而由于DSEG相电流的不对称性和非正弦性,传统的故障诊断算法在变工况的暂态极易出现误检测。为了诊断DSEG整流单元的开路故障,提出了一种基于相电流大小位置关系的强鲁棒性诊断策略。理论推导和试验验证表明,所提出的强鲁棒性开路故障诊断策略在变负载、变励磁和变转速的暂态不会出现误诊断,并且可以在一个基波周期内检测出所有类型的单管和双管开路故障,计算量小,占用空间小。

电励磁双凸极发电机偏心特性研究

针对电励磁双凸极发电机静态偏心故障,首先对于发电机的气隙长度进行了等效解析建模,并对静偏心程度与磁链、电磁转矩以及气隙磁密等重要特性的关系进行了理论推导。然后,通过Ansys有限元建立12/8三相电励磁双凸极发电机的2D有限元模型,并对电磁信号理论分析结果进行验证。最后,利用Workbench中耦合电磁、模态与谐响应分析模块对发电机的径向振动信号进行有限元仿真。研究结果表明,仿真结果与理论分析结果基本吻合,证明静偏心故障中偏心率对于电励磁双凸极发电机性能具有一定的影响,为后续其静偏心故障诊断提供理论基础。

复合转子无刷双馈风力发电机的设计与分析

无刷双馈发电机由于取消电刷滑环,可靠性高,在海上风力发电等领域具有应用前景。为了提升转子的调制能力,本文基于电机气隙磁场调制统一理论研究了短路线圈加凸极磁阻调制器结合的复合转子无刷双馈发电机。首先从理论上揭示了复合调制器比单个调制器可产生更高有用谐波分量的机理,之后对复合转子的结构进行优化,包括凸极上笼条数目与短路线圈的连接方式,最后基于所建立的电机模型,对比了复合转子无刷双馈发电机与传统三种无刷双馈发电机的气隙有用谐波构成,2D有限元以及样机实验结果验证了电机拓扑与分析方法的有效性。

Analysis of DC output voltage ripple in an electromagnetic doubly salient brushless DC generator

Considering the salient pole and high magnetic nonlinearity of the electromagnetic doubly salient(EMDS)DC generator,a 12/8 pole prototype EMDS generator is designed and calculated using a 2-D finite element method(FEM).The phenomenon is analyzed and that the phase voltage wave changes between 120°and 180°.The influence of the exciting current and armature reaction on the DC voltage ripple of the generator is discussed in detail,and the nonlinear rules are gained that DC voltage ripple changes accordingly.The theoretical analysis is verified by the simulation and experimental results.The results are helpful for the optimal design of the generator and the optimal control of exciting-winding.We conclude that the filter-capacitance of the rectifier can be designed.

基于LSTM的航空发电机整流电路诊断技术

整流电路是航空发电机的重要组成部分,存在故障频发且维修困难等问题。为对电励磁双凸极发电机(DSEG)的整流电路进行故障诊断,研究了一种基于长短时记忆(LSTM)网络的故障诊断方法。首先,采集多种故障模式下发电机的三相电枢电流信号。其次,利用不同的信号处理方法处理故障信号以获取故障特征信息。然后,将获得的故障特征数据分为训练和测试样本输入LSTM网络进行故障分类。最后,计算并分析诊断结果。仿真与试验结果表明所提方法具有良好的故障诊断效果。

汽车用U形转子定子励磁发电机电磁特性分析

针对传统电励磁双凸极发电机磁路长、本体质量大以及电机可靠性低的问题,提出了一种U形转子定子励磁发电机(UR-SEG)。该电机转子为分块U形结构以缩短电机磁路、减轻本体质量并改善了电机电动势波形。通过有限元仿真分析UR-SEG的电磁特性,其空载、负载电动势总谐波失真较传统电励磁双凸极发电机分别下降6.86%和7.28%,电机转子质量下降14.23%,改善了电机的发电质量。

多极低速电励磁双凸极风力发电机及整流特性

提出24/16极电励磁双凸极风力发电机结构型式,通过有限元法计算其静磁场分布特性,论述了共阳极半波整流、共阴极半波整流以及桥式整流电路下电机的不同发电方式和工作机理,指出励磁电流方向和电机转向与发电方式的关系。建立3种整流模式下发电机的场路耦合模型,对不同发电方式下的发电机输出特性进行了仿真分析。研制1台2kW原理样机,实验结果与仿真和理论分析一致,表明转子滑出端发电方式下电机输出电压调整率低、外特性硬,输出功率最大,而传统桥式整流电路不适用于低速电励磁双凸极风力发电机系统。

用支持矢量机建立电励磁双凸极发电机的非线性模型

作为一种新型的交流无刷电机,电励磁双凸极发电机输出经过桥式整流即可输出直流电,结构简单,可靠性高。但它是高度非线性、时变的对象,其磁链和电感均为励磁电流、相电流、转子位置的非线性函数,无法采用解析方法建立精确数学模型。支持矢量机(SVM)摒弃经验风险最小化(ERM)原则,而采用结构风险最小化(SRM)原则,可有效地应用于非线性建模。本文采用SVM建立了电励磁双凸极发电机磁链y(cbaf,,,,iiiiq)的非线性模型,所建模型拟合精度较高,其推广泛化能力也较强。所建模型为飞机高压直流发电系统的设计、动静态特性分析奠定了良好的基础。

一种新型电励磁双凸极无刷直流发电机

提出一种新型电磁式双凸极无刷直流电机,它是在双凸极永磁电机基础上,用电励磁代替原电机的永磁结构,发电运行时,取消了原电机中的功率变换器和转子位置传感器,电机的结构和制造工艺简单,可靠性高,功率密度高,成本低。本文设计加工一台原理样机,并采用二维电磁场有限元法对其进行了精确分析计算,得到了电机的静态特性,与实验结果进行了对比。

电励磁双凸极无刷直流发电机电压纹波分析

在电励磁双凸极无刷直流发电机结构参数一定，电阻性负载的条件下，考虑到铁芯材料的非线性饱和特性，在二雏有限元非线性分析的基础上，通过仿真定量地分析解释了励磁磁场不同时，12／8电励磁双凸极发电机相电压波形在120～180°变化的原因及变化规律，并分析了励磁磁场强弱及电枢反应对发电机输出直流电压纹渡的影响及其非线性变化规律，经过实验验证了分析结果的正确性。分析所得结论为电机性能的优化设计提供了理论依据，并对励磁控制的优化具有指导作用。同时，对双凸极电动机控制方式的选择具有指导意义。

电励磁双凸极电机两种电动控制策略的分析和比较

讨论了 QFW-1 8电励磁双凸极起动 /发电系统在电动运行时的两种控制策略 ,对其进行了理论上的分析 ,并在 QFW-1 8k W样机上进行了实验研究。结果表明 ,双凸极起动 /发电系统在电动运行时通过对两种控制策略的结合 ,能较好地解决航空发动机在起动过程中双凸极电机与发动机的转速及转矩的匹配问题。

双凸极发电机电压调节的DSP控制实现

采用励磁电流负反馈技术的模拟调压器在航空发电机调压器上得到了应用 ,对这种模拟调压器进行研究 ,可以得到其对应的传递函数。文中将模拟调压器的传递函数进行数字化 ,得到了可以应用于数字调压器的控制算法。针对双凸极无刷直流发电机的调压要求 ,设计了以TMS32 0 C32为核心的数字调压器硬件平台。采用上述控制算法的数字调压器对双凸极无刷直流发电机进行实验 ,取得了良好的控制效果。实验结果表明 ,在数字调压器中 ,采用励磁电流负反馈的控制算法跟未采用励磁电流负反馈的算法相比 ,具有较短的建压时间与较小的超调。

多相电励磁双凸极发电机的极数和极弧系数研究

电励磁双凸极发电机(wound-field doubly salient generator,WFDSG)的极数和极弧系数设计不当会导致电机产生较大的定位转矩和励磁绕组反电势。为了设计容错能力强、电压脉动率小的多相WFDSG,该文对多相WFDSG的极数和极弧系数进行了研究。在分析多相WFDSG原理的基础上,确定了多相WFDSG的设计要求;分析了定转子极数和极弧系数等结构参数对各绕组电感、电动势等性能参数的影响规律,推导了多相WFDSG普遍适用的定子极数、转子极数和定转子极弧系数等结构参数的约束公式,为设计多相双凸极电机提供理论基础。依据上述理论设计了一种12/9极四相WFDSG,利用有限元软件对传统WFDSG和该文设计的新型四相WFDSG样机进行了对比分析,试制了样机并进行了实验。仿真和实验结果验证了所提出的设计方法和电机结构的合理性。

双凸极无刷直流发电机在开关磁阻发电方式下的工作特性

电励磁双凸极无刷直流发电机在开关磁阻发电方式下,电枢反应起增磁作用,利于减小励磁功率。借助有限元计算分析第1气隙和第2气隙的长度关系对电励磁双凸极无刷直流发电机开关磁阻发电方式下空载特性的影响。研究不同负载状态下,电机开关磁阻发电方式时的磁链变化特征和换相工作模态,得到换相重叠和电枢反应对发电机外特性的影响,揭示了大负载状态下电机电枢反应增磁作用使换相重叠角增大,从而使电机外特性变软的问题。2kW低速电励磁双凸极无刷直流发电机的实验结果验证了仿真分析的正确性,进而给出2.6MW大功率直驱风力发电机的设计实例,并通过有限元计算验证了该结论。

混合励磁双凸极发电机双向励磁调压器的研制

介绍了一种并列式结构的混合励磁双凸极发电机(doubly salient hybrid excitation generator,DSHEG),阐述发电机的结构,建立相应的数学模型,并就混合励磁发电机提出一种能实现励磁电流双向控制的电压调节器,通过调节励磁电流以实现发电机的稳压输出。介绍DSHEG的3种发电方式,分析双极性控制策略调节励磁电流的工作原理和控制环参数对输出电压调节的影响;提出DSHEG的3种发电工作模式,并分析各自的特点。研制的调压器样机的发电调压试验结果表明:研制的调压器实现了双向励磁的控制,具有良好的稳态与动态调压性能,且可推广应用于其他形式的混合励磁发电机。

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。

直驱式电励磁双凸极风力发电机的极数研究

针对低速直驱风力发电应用场合,对电励磁双凸极电机的极数进行了研究。双凸极电机属变磁阻电机,存在2个气隙且电枢绕组为集中绕组,常规电机数学模型已不再适用。该文分析了电机的气隙磁密和极对数的特点,并在此基础上推导了单匝绕组电动势和相绕组电势的表达式,从理论上证明了在定子内径和转速不变时,单匝绕组电动势与极数无关,而相电势与极数成正比关系。有限元仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。给出1MW直驱式电励磁双凸极风力发电机设计实例,并进一步分析了极数对电机有效材料的影响,为低速直驱式电励磁双凸极电机的极数选择提供参考。

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。

电励磁双凸极无刷直流发电机非线性PI调压技术的研究

针对12/8极电励磁式双凸极(EMDS)无刷直流发电机的非线性特性,提出了一种新的非线性PI调压控制方法,该算法中比例和积分参数随调压误差的变化而非线性变化。设计了以DSP为核心的数字调压器,利用实验离线辨识的方法建立发电机系统的数学模型,在此基础上设计了算法参数,与传统PI算法做了实验对比,结果表明其抗干扰能力比常规PI调节器强。为了进一步提高系统的动态性能,在非线性PI算法中加入了负载电流前馈补偿控制。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,采用具有负载电流前馈补偿的非线性PI控制后,发电机电压不仅恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态性能得到了明显的提高,而且具有高的稳态精度。

气隙对双凸极电励磁发电机特性的影响分析

针对12/8双凸极电励磁发电机的结构特点及工作原理,在二维磁场有限元非线性计算分析的基础上,就气隙变化对发电机的电感特性影响、稳态性能进行了理论分析和仿真验证。分析中考虑了铁心材料的非线性饱和及励磁磁场与电枢磁场间的相互影响,并将稳态仿真结果与实验结果进行了比较分析,验证了理论分析的正确性。