无刷双馈发电机

摘要： 近年来无刷双馈发电机由于其结构简单、可靠性高、变频器容量低等优点在风力发电领域受到广泛关注。为提高电机空间利用率和功率密度,提出一种新型简单凸极转子无刷双馈发电机,它将两套绕组分离,功率绕组PW置于外定子,控制绕组CW置于内定子。内外定子之间为杯型转子,由简单凸极和不导磁块交替排布而成。PW和CW依据气隙磁场调制原理通过转子耦合,实现双馈运行。设计一台PW端1.5kW的样机,并对电机进行了优化,包括极槽配比、转子结构以及电机尺寸。通过有限元仿真得到的电机电磁性能验证了所提样机原理上的可行性。

摘要： 针对传统无刷双馈电机转子耦合能力差、谐波含量高,导致电机功率密度偏低的问题,提出一种磁场“差调制”条件下运行的无刷双馈发电机转子绕组的通用设计方法。介绍了磁场“差调制”和“和调制”两种无刷双馈电机的工作原理,给出了磁场“差调制”无刷双馈电机转子绕组的设计实例,与6联等匝转子绕组的性能进行了对比,并以1/5对极无刷双馈发电机为例,采用有限元法对电机运行在空载和负载状态下的性能进行了分析,在保持定子侧完全相同的情况下,与转子绕组采用6联等匝的无刷双馈电机在低于自然同步速(600 r/min)和高于自然同步速(900 r/min)两种状态下进行了对比,结果表明采用磁场“差调制”无刷双馈电机转子绕组设计的电机谐波含量低、转子耦合能力强,具有良好的性能指标。

摘要： 针对无刷双馈发电机(BDFG)在三相电压对称跌落时的控制问题,提出了一种解决方案。首先,根据发电机特点建立了简化降阶模型,分析常规控制策略下控制绕组电压与反电动势之间的不平衡关系,进而提出了一种改进的控制策略。在改进的控制策略中,将电网电压暂降视为一种扰动,并将电压指令值的变化趋势作为扰动补偿项添加到控制绕组指令值中,从而抵消了惯性环节的影响,使系统平稳运行。并通过实验验证了改进控制策略的可行性与有效性。

摘要： 该文建立了无刷双馈发电机(BDFIG)考虑饱和效应的动态模型,详细分析了有功功率与无功功率分配,提出考虑饱和效应的功率模型预测控制策略.基于无刷双馈发电机的饱和特性进行励磁电感估算,实时修正每周期输入至控制器的电感参数,实现了功率的精确控制,保证控制侧电流的正弦度和较低的开关频率.通过对功率模型预测控制系统的仿真及实验研究,明确了影响饱和效应的运行因素,最后通过实验验证了所提控制策略的有效性.

摘要： 针对目前无刷双馈发电机的设计方法尚不成熟,提出一种采用有限元仿真来分析2 MW无刷双馈发电机运行特性的方法,在有限元仿真软件Ansoft中搭建电机2D模型以及外电路,通过改变定子侧控制绕组、功率绕组的激励,得到电机空载和负载运行时的电磁场分布云图以及磁链、气隙磁密、感应电动势、电磁转矩、损耗、效率等特性曲线,并对仿真所得的电磁场分布云图以及特性曲线进行了分析,验证了2 MW无刷双馈发电机设计的合理性.

摘要： 船用轴带发电系统是利用船舶主机多余的能量拖动一个轴带发电机经过一个变频器对整个船舶电站进行供电.在发电机类型的选取上,目前有无刷同步发电机、异步发电机和无刷双馈发电机等几种类型.对不同电机拓扑的轴带发电机系统进行了论述,从性能指标和控制策略进行了深入的论述探讨.通过试验平台对不同发电机进行了控制算法的验证.

摘要： 无刷双馈发电机(brushless doubly-fed generator,BDFG)是一种新型的交流感应发电机,它的定子中包含两套极对数不同的绕组(功率绕组和控制绕组).针对BDFG独立发电系统,提出了一种无速度传感器直接电压控制策略,通过调节控制绕组电流使功率绕组电压跟踪其参考幅值和相位,并在一台额定功率为30kW原型BDFG上进行了实验验证.实验结果表明,当BDFG的转速和负载变化时,该控制策略具有良好的动态和稳态性能.该控制策略除省去了速度传感器外,还实现了输出电压幅值和频率的独立控制,因此它也具有很强的鲁棒性.

摘要： 无刷双馈发电机(brushless doubly-fed generator,BDFG)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.针对BDFG,提出了一种新的T型稳态模型.相对于常规∏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BDFG的性能分析.基于所提出的T型稳态模型,对BDFG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BDFG在超同步速运行时有更优的性能,并且为进一步提高BDFG独立发电系统的动态性能奠定了基础.

摘要： 无刷双馈发电机是近10年才发展起来的一种新型风力发电机，针对目前大型双定子电机部分结构件重量大、材料浪费严重的问题,本文采用HyperWorks作为软件优化平台,以双定子无刷双馈电机杯形转子结构件为研究对象,对法兰盘进行结构优化.首先对法兰盘进行拓扑优化,验证法兰盘的拓扑结构,然后对法兰盘进行自由尺寸优化,构建出一种新型法兰盘结构.最后结果表明,法兰盘结构优化部分重量减轻了74.9％,为后续杯形转子法兰盘及双定子无刷双馈电机其它结构件的进一步优化奠定基础.

摘要： 风能是目前众多新能源中最具成熟技术、商业化前景和开发条件.本文针对风力发电方式,研究了应用于双三电平变流器供电的无刷双馈发电机的直接功率控制方法.无刷双馈发电机没有电刷滑环,无需经常维护,节省了发电系统的运行成本,提高了可靠性.直接功率控制方法计算量较小且易实现,能够独立控制无刷双馈发电机功率绕组输出的有功功率和无功功率.本文在Matlab/Simulink平台搭建了开绕组无刷双馈发电机的仿真模型以及基于双三电平变流器供电的直接功率控制系统的仿真模型,在超同步、同步、亚同步转速三种运行模式下,分别对采用12扇区矢量解耦控制方法和24扇区矢量选择控制方法进行仿真对比分析,结果表明两种方法都可以有效地控制无刷双馈发电机,而24扇区矢量选择控制方法的控制精度更高,控制效果更为理想.同时验证了当发电机转速变化时,功率绕组输出的电流频率始终保持为50Hz,可以实现变速恒频运行.

摘要： 为了对无刷双馈发电机的有功功率和无功功率进行实时有效控制,本文采用了直接功率控制策略.与矢量控制方法相比,直接功率控制不需要复杂的坐标变换,简化控制系统,提高系统的响应速度.为克服传统的直接功率控制方法中无法根据功率、磁链的大小来选择合适的电压矢量这一缺点,于是本文提出了基于模糊控制的无刷双馈发电机直接功率控制策略,采用了新型模糊控制器代替传统的有功功率和无功功率两点式Bang-Bang控制,根据功率误差的大小,实现了大误差大调节、小误差精调节的策略.本文采用转子速模型实现了有功功率和无功功率的解耦,因此可以对有功功率和无功功率进行独立控制,进而实现了对功率因数的控制.在Matlab/simulink软件中建立仿真模型,仿真结果表明基于模糊控制的直接功率控制策略不仅可以提高控制精度,而且还可以提高电机对功率指令的响应速度,保证运行的稳定性.证明了本文控制策略的有效性和正确性.

摘要： 风速变化具有随机性、间歇性，额定风速以下时，调节风轮转速可实现风力发电机组的最大输出功率跟踪控制。在分析无刷双馈发电机三相数学模型基础上，通过坐标变换，导出电机的两相αβ静止坐标模型；从能量角度分析了电气子系统的动态方程，建立起Euler-Lagrange(EL)模型。以转速调节为控制目标，设计了无刷双馈发电机无源性控制器；以期望值注入发电机EL模型，反推模型得到控制绕组的电压值。仿真结果表明，无源性控制器可使发电机转速快速跟踪给定值，输出电压满足发电机并网条件，鲁棒性好，系统易于实现，验证了无源性控制策略的优越性和有效性。

摘要： 矩阵变换器输入功率因数可控、低频性能好、能量双向流动，以矩阵变换器为无刷双馈风力发电机的励磁控制器，可构建交流励磁变速恒频发电系统。矩阵变换器采用双空间间接矢量控制策略，通过控制其输出电流的幅值、频率、相位，改变无刷双馈发电机控制绕组电流的幅值、频率、相位，实现无刷双馈风力发电系统的变速恒频运行及功率因数控制。采用C语言编写数字信号处理器控制系统软件，实现双空间间接矢量调制策略，复杂可编程逻辑器件实现四步换流和产生双向开关矩阵控制信号。通过实验室搭建的一套实际风力发电机组试验平台进行了相关试验，实验结果验证了控制方案的有效性。

摘要： 在基于讨论无刷双馈发电机数学模型和功率控制的基础上，分析了无刷双馈风力发电系统的原理与结构，重点讨论了无刷双馈发电系统在额定风速以下的运行与控制方法。运用粗调、细调相结合的方法简单而有效的实现了系统的最大风能捕获，风力发电机在并网和脱网时都需要控制使其对电网不要再造成太大的冲击，所以本文讨论了柔性并网和解列过程及其相应的控制方法。

摘要： 为了无刷双馈发电系统发生负载对称路时能够不间断运行,该文根据短路故障发生后的系统工况分析及无刷双馈电机等效电路,提出前馈加闭环的负载侧变换器控制策略,带可变限幅值的前馈加闭环的机侧变换器控制策略,实现从正常工况到故障工况控制方式的无缝切换,并提出短路发生后最大限度让负载侧变换器提供负载所需无功以获得最大幅度电压支撑的无功支撑补偿策略.控制策略经仿真验证可行有效.

摘要： 为了无刷双馈发电系统发生负载对称路时能够不间断运行,该文根据短路故障发生后的系统工况分析及无刷双馈电机等效电路,提出前馈加闭环的负载侧变换器控制策略,带可变限幅值的前馈加闭环的机侧变换器控制策略,实现从正常工况到故障工况控制方式的无缝切换,并提出短路发生后最大限度让负载侧变换器提供负载所需无功以获得最大幅度电压支撑的无功支撑补偿策略.控制策略经仿真验证可行有效.

摘要： 本发明公开了一种独立无刷双馈感应发电机的无参数预测电流控制方法，属于无刷双馈感应发电机控制技术领域。方法包括：实时监测电机前两个时刻及当前时刻的控制绕组电压、电流信息，计算出含有延迟补偿的预测电流，并通过代价函数确定控制绕组侧变流器中电力电子器件的最优开关状态，最后使用单矢量调制算法确定占空比，生成合理有效的开关序列，以驱动控制绕组侧变流器实现对控制绕组电流的实时控制。该控制方法通过实时的电机状态信息预测控制绕组电流，可以有效避免对电机参数的依赖，控制系统几乎不受电机参数变化的影响，鲁棒性强，运行更稳定。

摘要： 本发明公开了一种独立无刷双馈感应发电机无速度传感器直接电压控制方法，将无刷双馈感应发电机的功率绕组PW电压矢量分解为同步旋转坐标系中的d轴和q轴分量，调节控制绕组CW电流幅值使PW电压的d轴分量收敛至PW电压的参考幅值，调节CW电流频率使PW电压的q轴分量收敛至0，当系统稳定时PW电压矢量与同步旋转坐标系的d轴重合，于是同时实现了对PW电压幅值和频率的控制。该控制方法省去了速度传感器，降低了发电系统的硬件成本，提高了运行可靠性，并增强发电机安装的灵活性。该控制方法既适用于无刷双馈感应发电机的独立运行，也适用于无刷双馈感应发电机并网运行前对外电网的相位跟踪控制。

摘要： 本发明公开了一种独立无刷双馈感应发电机的无参数预测电流控制方法，属于无刷双馈感应发电机控制技术领域。方法包括：实时监测电机前两个时刻及当前时刻的控制绕组电压、电流信息，计算出含有延迟补偿的预测电流，并通过代价函数确定控制绕组侧变流器中电力电子器件的最优开关状态，最后使用单矢量调制算法确定占空比，生成合理有效的开关序列，以驱动控制绕组侧变流器实现对控制绕组电流的实时控制。该控制方法通过实时的电机状态信息预测控制绕组电流，可以有效避免对电机参数的依赖，控制系统几乎不受电机参数变化的影响，鲁棒性强，运行更稳定。

摘要： 本实用新型提供一种复合转子开绕组无刷双馈风力发电系统，其特征在于：该系统主要包括风力机、无刷双馈风力发电机、双向PWM变频器及中央处理器；风力机通过增速箱连接至无刷双馈风力发电机，无刷双馈风力发电机一方面连接至双向PWM变频器，另一方面通过并网开关连接至变压器，再一方面依次通过电压电流信号检测单元及输入量单元连接至中央处理器；双向PWM变频器通过滤波器连接至变压器，变压器接至电网。本实用新型提供了一种结构简单、成本低廉、运行性能和风电转换效率高的复合转子开绕组无刷双馈风力发电机直接功率控制系统。

摘要： 无刷双馈发电机，定子上的功率绕组和控制绕组的极对数为pp和pc；混合转子位于定子内，有pp+pc个凸极，每个凸极上有多个缝隙，导线置于缝隙内，相邻缝隙内导线端部短接构成同心式线圈。无刷双馈风力发电系统控制方法包括：励磁控制方式采用直接转矩控制方法；速度观测方法是利用ωr=ωe+ωsl测发电机转速。本发明公开的无刷双馈风力发电机采用传统磁阻和笼型转子相结合的混合转子新型结构，比传统磁阻转子和笼型转子具有更优异的性能。励磁控制方式采用直接转矩控制策略，并结合无速度传感器控制技术，使无刷双馈风力发电机更适用于恶劣的风场环境，且具有良好的最大功率跟踪响应能力。

摘要： 本发明提供一种基于无刷双馈发电机的发电系统，其包括：无刷双馈发电机、第一接触器、断路器、变频器和整流逆变单元，其中，该系统还包括：一连接在整流逆变单元的交流端与功率绕组之间的第二接触器；一辅助电源；一连接在辅助电源与变频器之间的第三接触器；一用于控制变频器、第一接触器以及第三接触器的变频控制器，其与变频器、第一接触器以及第三接触器连接；以及一用于控制整流逆变单元和第二接触器的整流逆变控制器，其分别与整流逆变单元和第二接触器连接，并通过一通信接口与变频控制器连接，以向变频控制器输出通知信号。本发明的发电系统可以实现自行起励以及恒压、恒频控制，且其运行效率高、节能、稳定性好、可靠性高。

摘要： 本发明公开了一种无位置传感器的无刷双馈发电机输出频率控制方法。该方法不依赖于位置传感器，也无需知道无刷双馈发电机的各种参数，利用采集到的无刷双馈发电机的功率绕组的电压实现对转速的辨识，避免了位置传感器带来的一系列问题，能对无刷双馈发电机的输出频率进行有效控制；在需要无刷双馈发电机和外电网并网使用时，也能在无位置传感器的情况下顺利完成并车过程；由于无刷双馈发电系统本身就需要采集无刷双馈发电机的功率绕组的电压构成电压闭环以实现对无刷双馈发电机输出电压幅值的有效控制，本发明不仅能有效削减位置传感器及其配套的采样电路带来的成本，而且在此基础上不会产生任何附加成本。

摘要： 无刷双馈发电机，定子上的功率绕组和控制绕组的极对数为pp和pc；混合转子位于定子内，有pp+pc个凸极，每个凸极上有多个缝隙，导线置于缝隙内，相邻缝隙内导线端部短接构成同心式线圈。无刷双馈风力发电系统控制方法包括：励磁控制方式采用直接转矩控制方法；速度观测方法是利用ωr=ωe+ωsl测发电机转速。本发明公开的无刷双馈风力发电机采用传统磁阻和笼型转子相结合的混合转子新型结构，比传统磁阻转子和笼型转子具有更优异的性能。励磁控制方式采用直接转矩控制策略，并结合无速度传感器控制技术，使无刷双馈风力发电机更适用于恶劣的风场环境，且具有良好的最大功率跟踪响应能力。

摘要： 本发明提供一种基于无刷双馈发电机的发电系统，其包括：无刷双馈发电机、第一接触器、断路器、变频器和整流逆变单元，其中，该系统还包括：一连接在整流逆变单元的交流端与功率绕组之间的第二接触器；一辅助电源；一连接在辅助电源与变频器之间的第三接触器；一用于控制变频器、第一接触器以及第三接触器的变频控制器，其与变频器、第一接触器以及第三接触器连接；以及一用于控制整流逆变单元和第二接触器的整流逆变控制器，其分别与整流逆变单元和第二接触器连接，并通过一通信接口与变频控制器连接，以向变频控制器输出通知信号。本发明的发电系统可以实现自行起励以及恒压、恒频控制，且其运行效率高、节能、稳定性好、可靠性高。

摘要： 本实用新型提供一种基于无刷双馈发电机的发电系统，其包括：无刷双馈发电机、第一接触器、断路器、变频器和整流逆变单元，其中，该系统还包括：一连接在整流逆变单元的交流端与功率绕组之间的第二接触器；一辅助电源；一连接在辅助电源与变频器之间的第三接触器；一用于控制变频器、第一接触器以及第三接触器的变频控制器，其与变频器、第一接触器以及第三接触器连接；以及一用于控制整流逆变单元和第二接触器的整流逆变控制器，其分别与整流逆变单元和第二接触器连接，并通过一通信接口与变频控制器连接，以向变频控制器输出通知信号。本实用新型的发电系统可以实现自行起励以及恒压、恒频控制，且其运行效率高、节能、稳定性好、可靠性高。