无刷双馈电机

摘要： 无刷双馈电机系统具有多变量、高度非线性和时变性、强耦合等特点.文章在传统直接转矩控制基础上,将神经网络引入定子磁链观测器,并利用蝙蝠-粒子群算法优化训练神经网络;设计模糊状态控制器优化输出逆变器开关状态.由仿真与试验结果分析得出,基于神经网络和模糊控制的无刷双馈电机直接转矩控制,速度响应快且平稳,能较好抑制转速波动、转矩脉动、磁链脉动,系统鲁棒性好,控制精度高.仿真和实验均取得较好控制效果.

摘要： 无刷双馈电机是一种特殊结构的电机,只需较小的变流器容量即可实现多种运行模式的变速运行,同时由于其没有电刷和滑环装置,相比普通双馈感应电机具有更高的稳定性和更低的维护成本,在风电领域被认为有潜力可以替代双馈电机作为风力发电机的主流机型,同时可以应用在变载恒速工况下。无刷双馈电机的控制策略是目前的主要研究方向,而要实现高性能控制则需要精准的电机模型。目前无刷双馈电机的仿真模型主要为d-q坐标轴建模,其参数均为定转子的平均参数值,模型较为简单,同时没有考虑转子的特殊结构。对特殊笼型转子无刷双馈感应电机的耦合电路模型进行了仿真建模,并进行了开环仿真实验,结果表明了该仿真模型可以很好地反映无刷双馈感应电机的动态特性。

摘要： 绕组匝数的优化对提升电机性能具有重要作用,利用解析与仿真相结合的半解析方式,提出了一种无刷双馈电机(BDFM)定子两套绕组匝数配合的优化方法:解析推导BDFM电磁功率及热负荷公式,然后求解得到满足最大功率约束条件的所有匝数配合,再以热负荷最小为优化目标进行解析筛选及仿真细化筛选,最终选出在给定功率约束条件下热负荷最小的一组最优匝数配合。利用该方法对其他文献中的BDFM模型进行匝数优化,验证了该方法的普遍适用性。与完全依靠有限元仿真的匝数优化方法相比,所提方法先通过解析式快速地筛选出约三组匝数,再经有限元仿真进行细化筛选,最终选定这三组中的最优匝数配合,因此大幅缩短了优化设计周期并节约了计算资源。

摘要： 无刷双馈电机是一种定子励磁的双电气端口电机,与常规的异步电机、同步电机相比,具有多个自由度,运行方式灵活。在电机系统起动时,两套电源需要先后投入使用。为了避免施加激励时产生冲击并获得理想的输出转矩,应根据电机机械特性与应用工况选择合适的起动方式。该文首先利用无刷双馈电机的数学模型对其双馈及异步运行模式下的转矩特性进行分析;然后针对这两种运行模式,分别提出了基于虚拟电阻的恒转矩异步起动控制策略与基于定子控制绕组开路电压跟踪的双馈起动控制策略;最后利用一台30kW的样机建立无刷双馈变频调速系统的实验平台,实验结果验证了所提双馈与异步起动控制策略的可行性与有效性。

摘要： 基于电机的齿谐波及绕组相关理论,对无刷双馈电机的工作原理和结构进行探究,并对如何削弱高次齿谐波提出解决办法。根据无刷双馈电机的特性及其在石化行业中的实际应用,剖析此类电机的优势,结果表明,无刷双馈电机的应用不仅能够节能降耗,还可以有效降低投资成本。

摘要： 电网电压故障会对电机定、转子的电压电流造成冲击,对电网安全造成影响.为研究无刷双馈发电机在电网故障期间的特性并设计对应的控制策略,本文分析了无刷双馈电机定子控制绕组的等效模型和阻尼特性,提出在电流内环控制器引入虚拟电阻的控制策略,该方法能有效抑制控制绕组电压电流瞬态响应的振荡,加快响应时间;对不平衡故障,本文分析了故障时各分量的影响,引入正负序旋转坐标系进行分离控制,消除控制目标中的负序分量,保障机组在故障期间不间断运行.仿真和实验表明,无需撬棒电路即可实现无刷双馈电机在电网对称故障和不平衡故障下的穿越.

摘要： 针对传统无刷双馈发电机存在功率密度低的问题,提出改善功率密度的一种新型笼障转子耦合双定子无刷双馈发电机.由于该发电机输出功率与内外单元电机电磁特性一致性相关,而内外定子绕组电动势相位和幅值需满足电磁特性一致性的要求,因此需研究绕组分布对该种电机性能的影响.为此,根据电机的结构,分析该发电机不同绕组层数和不同绕组位置对电机气隙磁密、绕组电动势、效率和电压调整率的影响;在此基础上,提出确保内外定子绕组电动势相位一致的方法,并进行该方法的验证和分析;最后,制造了一台样机,并进行电机性能实验验证.通过有限元计算和实验结果的比较分析,验证了分析方法的正确性和有效性,同时也验证了内外单元电机电磁特性一致.

摘要： 针对一台630 kW无刷双馈电机的高压定子单层线圈的特点,设计出一种线圈端部避让的结构,采取了增设压弧工序、优化相关工艺等措施,还提出了有关绝缘材料的两个参考计算公式.通过利用现有数控设备并增加相应的改进工装,既保证了线圈成型的一致性,又使得制作的定子单层线圈满足了设计需求,实际使用效果良好.

摘要： 针对常规无刷双馈电机起动性能较弱的问题,本文将变极原理及复合线圈原理引入到无刷双馈电机的转子设计中来,该转子结构在起动时通过自增阻机制提高了起动转矩、降低了起动电流.并通过有限元仿真与样机试验将采用复合线圈设计的变极起动样机与无刷双馈电机的异步起动作对比.仿真及试验表明了采用复合线圈变极起动的转子结构可以有效改善无刷双馈电机的起动性能.

摘要： 磁阻式无刷双馈电机因其优越的启动性能,逐渐成为当前电机领域的重点研究方向之一,尤其是目前国内对磁阻式无刷双馈电机的转子尚未有精确、系统的优化设计理论,文章主要是设计了一种新型的转子绕组结构,提出了最优点参数解耦法,并利用Ansoft软件进行仿真,得到相关参数,判断各项参数是否满足设计要求,为优化磁阻式无刷双馈电机提供了研究数据和参考依据.

摘要： 无刷双馈电机(BDFM)定子功率绕组和控制绕组一般为两套彼此独立的三相对称绕组,判断两套绕组间是否存在直接耦合现象是保障BDFM具有优良运行及控制性能的前提.然而定子绕组结构多样,直接耦合内在成因及判据尚未得以明示.为此,本文首先采用理论分析的方法,详细推导了一套绕组产生旋转磁场在另一套绕组各极相组中引起的互感电动势,研究了不同绕组结构对互感电动势及环流的影响,进而揭示了两套绕组直接耦合的内在成因及存在判据,最后以一台自主设计的BDFM样机为例,通过有限元计算及实验研究,对理论分析结果进行了验证.结果表明,两套绕组直接耦合与极数配合、并联支路数、绕组型式及绕组接法有关.

摘要： 针对粒子群优化(PSO)算法易出现早熟收敛及陷入局部最优的现象,提出了一种带振荡参数的自适应逃逸粒子群优化(OPAE-PSO)算法,通过对惯性权重和加速系数的振荡操作来提高种群的多样性,通过对粒子速度的变异操作来防止早熟收敛.通过4个Benchmark函数的测试,验证了OPAE-PSO算法具有良好的寻优能力.在此基础上,建立了无刷双馈电机(BDFM)的优化设计模型,结合实际情况提出了相应的优化目标、优化变量和约束条件.最后,根据所提出的OPAE-PSO算法,以高效率为优化目标,在Visual Basic平台上编制了优化设计软件,对一台4.5kW的笼型转子BDFM样机进行了优化设计.结果表明,样机的效率提高了6.14％,与此同时成本降低了1％,说明OPAE-PSO算法可有效应用于BDFM的优化设计.

摘要： 本文分析并比较了无刷双馈电机的在控制绕组同步速坐标系统下的数学模型，并以三种不同的定向方式进行了模型的简化。比较与分析可知，不同的定向方式下，控制变量与控制目标之间有的不同的动态与稳态关系。依此进行了控制系统的设计与比较。对其中基于控制绕组电流定向的控制系统进行了实验验证，实验结果表明，在该种控制控制系统在可保证无刷双馈电机稳定运行，负承受负载冲时，功率绕组电压可快速复至额定，并可实现限流。

摘要： 无刷双馈电机(BDFM)凭借自身的变速、恒频优势,在船用轴带发电、水力发电和风力发电系统中有着广阔的应用前景.但目前还没有一种成熟的高性能的控制方法.磁链观测是实现无刷双馈电机矢量控制的基础,本文以无刷双馈电机发电模型的矢量控制为研究对象,提出了一种新型的磁链观测方法.

摘要： 无刷双馈电机是近年来发展起来的一种新型电机,该电机与传统电机相比,具有许多优势,引起国内外专家学者的广泛关注,通过应用该电机可以大幅降低成本,提高性能.本文分析了无刷双馈电机的优势,并重点分析了无刷双馈电机的低电压穿越能力和低速大转矩输出这两个优势,并对其进行了试验验证,通过分析和试验验证,证明了无刷双馈电机具有很好的低电压穿越能力,具备低速大转矩输出的能力,由此可以进一步拓宽无刷双馈电机的应用范围.

摘要： 本文针对独立电源系统中的无刷双馈发电机的特点,考虑到功率绕组和控制绕组的端电压随转速和负载的变化而变化,在无刷双馈电机d-q轴数学模型的基础上,建立了无刷双馈发电机在带载情况下的数学模型.并基于该数学模型,在matlab/simulink下建立了转速突变和负载突变的仿真模型,以研究其动态响应特性.

摘要： 从无刷双馈电机(BDFM)的结构及工作原理出发,建立了无刷双馈电机在ABC坐标系和d‐q坐标系下的数学模型,阐明了两种模型之间的变换关系.还进一步对d‐q轴模型下的无刷双馈电机进行仿真分析,得出了各种运行方式下的仿真波形,仿真结果验证了数学模型的正确性和可行性,并得到了一些有益的结论.

摘要： 无刷双馈电机是由串级感应电机发展而来.其拥有两套定子绕组一套转子绕组在性能上同时具有绕线式电机,永磁式感应电机和笼式感应电机的优良性能,同时作为无刷电机,还避免日常维护等带来的不便.变频调速是通过改变供电频率来达到电机调速目的的.虽然无刷双馈电机的双定子结构使电机的性能得到改善,但是变频调速的过程中仍然存在谐波以及调速等问题,为了解决谐波问题并使调速性能得到优化,在控制绕组一侧采用矢量控制技术对无刷双馈电机进行变频调速控制.无刷双馈电机及其调速控制是当今电气传动技术领域重点研究的课题.

摘要： 本文提出了一种基于稳态实验数据的BDFIG参数估计的方法.此方法仅需简单稳态工况下的各电压、电流实验测量值,即可估计出电机建模所需的关键参数.本文介绍了该参数估计的基本原理和详细步骤,并以一台绕线式转子BDFIG为例,展示了参数估计的全过程.通过将估算出的参数代入仿真模型中并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了估算参数的准确性.

摘要： 本文研究了无刷双馈电机发电系统中,基于双PWM型变频电路的IGBT逆变器吸收电路的基本工作原理,在此基础上,利用Ansoft Simplorer软件进行仿真并分析了线路寄生电感、吸收电阻、吸收电容对吸收电路吸收效果的影响,为IGBT逆变器吸收电路的参数选择和优化提供了依据.

摘要： 本发明公开了模块化互补型初级双馈电无刷直流直线电机及由其构成的电机模组，包括初级和次级，初级包括动子模块，动子模块包括第一模块、第二模块和设置在第一模块和第二模块之间的第一非导磁材料；第一模块和第二模块均包括两个凸极导磁材料，凸极导磁材料设有m个初级齿；每个初级齿上设有集中电枢绕组，两凸极导磁材料的连接处及m个初级齿上分别设有集中励磁绕组；m为电机的相数。本发明作为驱动电机用时，特别适合于长定子结构直线电机应用场合，例如城市轨道交通直线电机，电磁弹射器或需要宽调速范围的应用场合；本发明还可以作为发电机使用，用于海浪发电等场合，通过调节励磁电流的大小，从而达到变速恒压输出以及恒速变压输出特性。

摘要： 本发明公开了模块化互补型初级双馈电无刷直流直线电机及由其构成的电机模组，包括初级和次级，初级包括动子模块，动子模块包括第一模块、第二模块和设置在第一模块和第二模块之间的第一非导磁材料；第一模块和第二模块均包括两个凸极导磁材料，凸极导磁材料设有m个初级齿；每个初级齿上设有集中电枢绕组，两凸极导磁材料的连接处及m个初级齿上分别设有集中励磁绕组；m为电机的相数。本发明作为驱动电机用时，特别适合于长定子结构直线电机应用场合，例如城市轨道交通直线电机，电磁弹射器或需要宽调速范围的应用场合；本发明还可以作为发电机使用，用于海浪发电等场合，通过调节励磁电流的大小，从而达到变速恒压输出以及恒速变压输出特性。

摘要： 本发明公开了一种无刷双馈电机前馈电流控制系统、前馈电流控制器及其设计方法，控制系统包括电网、无刷双馈电机、第一变换器、第二变换器、磁链计算模块、角度计算模块、角速度计算模块、光电编码盘、前馈电流控制器、第三变换器、第四变换器、SVPWM脉冲发生器、控制绕组侧功率变换器以及直流侧；本发明控制系统中前馈电流控制器控制结构简单、紧凑，控制精度高，具有快速的电流动态响应；该系统在充分考虑控制绕组完整电流回路特性基础上，加入前馈补偿，极大地提高了控制绕组定子电流的控制效果，可实现更好的稳定性以及更快的动态性能；该控制系统稳定性高，能够有效扩大无刷双馈电机稳定运行范围，在不同的运行速度下保持良好的性能。

摘要： 本发明公开了无刷双馈电机超同步调速系统及其电机磁场定向矢量控制方法、电机直接转矩控制方法，调速系统包括供电电源，电机定子，电机转子，变压器、整流器、变频器、起动电阻、驱动单元、控制器、开关K1以及开关K2；定子内设有主绕组和副绕组，主绕组与供电电源相连接，副绕组经过开关K2、变频器、整流器、变压器与供电电源相连接；电机起动过程时，开关K1闭合，副绕组串入起动电阻，K2断开，切断变频器与副绕组的连接；当电机转速接近同步转速时，K1断开而K2闭合，副绕组切除起动电阻而接通变频器。本发明无刷双馈电机超同步调速系统采用磁场定向矢量控制方法以及直接转矩控制方法在同步转速以上进行超同步单向调速，所需变频器的成本较低。

摘要： 本发明公开了一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机，属于电机绕组设计领域，方法包括：S1，将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，得到双极对数槽号相位图；S2，基于预设划分尺度将双极对数槽号相位图划分为多个分布结构相同的块图；S3，以产生两种极对数不同且旋转方向相反的磁动势为目标选择块图，选择的块图的槽号为转子绕组的中间槽号；S4，设置新的预设划分尺度并重复执行S2‑S3，直至得到N组中间槽号，N为不小于2的预设值；S5，以槽内各处电流方向相同为约束，采用轴线对准的方式将同一相转子绕组的中间槽号叠加起来，得到各相转子绕组的最终槽号。提高转子绕组设计的灵活性。

摘要： 本发明公开了一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法，控制方法为：步骤1：获取功率‑转速对应表：获得柴油发电机的最优燃油经济性条件下的功率‑转速对应表；步骤2：检测负载功率及在线查表：检测无刷双馈电机的外界负载功率的大小，并基于所述的功率‑转速对应表查得负载功率对应的柴油发电机目标转速；步骤3：转速控制：控制柴油发电机工作在目标转速，以实现柴油发电机的燃油经济运行。该基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法易于实施，能控制柴油机工作在最优油耗点。

摘要： 本发明公开了一种基于无刷双馈电机的水电机组综合控制系统及方法，水电机组综合控制系统，包括(1)水轮机系统，(2)发电机系统和(3)外围传感器；水轮机系统包括：水轮机、导叶调速机构和刹车装置；发电机系统包括：BDFM、BDFM控制器，以及系统内部的传感器设备(包括速度传感器，电压、电流传感器等)；外围传感器用于检查外部参数；BDFM控制器基于所述的综合控制方法对水电机组实施控制。该基于无刷双馈电机的水电机组综合控制系统及方法易于实施，能控制水电机组工作在最优工况点。

摘要： 本发明公开了一种双定子混合励磁交替极无刷双馈电机，包括外定子、内定子和转子，外定子上布置有极对数为pp的功率绕组，内定子上布置有极对数为pc的控制绕组，外定子上设置有一套功率绕组；内定子上设置有一套控制绕组，功率绕组与控制绕组极对数满足pp＝3pc，2pc个永磁体嵌入在转子内部，且永磁体的厚度与转子厚度相同；转子上的永磁体为单一极性，内、外定子两套绕组产生磁场的转速与转子转速间满足60fp/pp＝60fc/pc＝n。本发明电机结合了永磁电机高效率和交替极电机高永磁体利用率的优点，同时还可以通过改变控制绕组的励磁大小来调节电机的气隙磁场，从而提高电机的调压范围，并且便于加工，永磁体用量少，制造成本较低。

摘要： 本实用新型涉及无刷双馈电机的控制装置和无刷双馈电机系统。该控制装置包括：变频器(1)，变频器(1)包括控制单元(11)和功率单元(13)，功率单元(13)连接在控制单元(11)与无刷双馈电机(3)的控制绕组(33)之间；接口模块(51)，与控制单元(11)连接；编码器(5)，连接在接口模块(51)与无刷双馈电机(3)之间；编码器(5)将无刷双馈电机(3)的转速数据发送到控制单元(11)；并且控制单元(11)根据接收到的转速数据控制功率单元(13)向控制绕组(33)发送转速调整信号，无刷双馈电机(3)接收转速调整信号并将其转速提升至预定同步转速。本实用新型解决了相关技术中难以控制高功率无刷双馈电机的技术问题。

摘要： 本实用新型提供一种无刷双馈电机用的电机机座，包括机座本体、前端面、后端面，机座本体为中空的圆柱体，机座本体的前端面上设有两个对称前吊攀孔，后端面上设有两个对称后吊攀孔，前端面上内孔拉伸一前凸台，后端面内孔拉伸一后凸台，用于安装端盖，临近前端面的机座本体上左右两侧设对称的两个方形内循环通风口，两个方形内循环通风口周边向外有通风口凸台，机座本体顶部后侧设离心风机进风口，前侧设接线盒，机座本体内部设六根轴向辐筋，上下四根辐筋均连接前后端面，左右两根辐筋只连接后端面与内循环通风口边缘。左右内循环通风口，为电机提供了循环通道，能更好地帮助电机散热，电机的热负荷可取较高值，从而提高电机的功率密度。