双定子轴向磁场永磁同步风力发电机的设计

研究表明:如果电机的极数足够多,轴向长度与外径的比率足够小的话,轴向磁场电机比传统径向磁场电机的转矩和功率密度大.轴向磁场电机的缺点是电枢铁心制造比较困难.为此本文提出一种新的结构方案,用软磁复合材料形成定子的齿部,再与带冲叠片形成的铁心轭部结合起来形成定子铁心,并且使用集中绕组.然后对这种新型轴向磁场电机进行了电磁设计,并用Ansoft有限元法对电机的磁场进行了仿真.结果表明:通过合理地选择主要尺寸和极数/槽数比,可以获得正弦波的电动势波形和较小的齿槽转矩.     

削弱轴向磁场永磁同步风力发电机齿槽转矩方法的研究

齿槽转矩是电机转矩脉动的主要来源,严重时会使电机产生振动和噪声,出现转速波动,使电机不能平稳运行,影响电机的性能.为了减弱轴向磁场永磁风力发电机的齿槽转矩,在提议的10 kW双转子单定子轴向磁场风力发电机电磁方案的基础上,使用三维有限元法从定子半磁性槽楔、斜极和两转子盘相对偏移对电机齿槽转矩的影响等方面进行研究,并对电机进行优化设计和仿真,仿真结果证明,通过增加磁性槽楔并在槽楔中间开槽,转子磁钢斜极和偏移两转子盘相对位置等措施可以有效减弱轴向磁场永磁电机的齿槽转矩.     

用于永磁同步发电机设计的阻抗模型

找到一个既适合电励磁同步发电机的设计又适合永磁励磁同步发电机的设计的模型是很重要的.模型必须满足几个要求:在实际应用中,模型要简单,能进行快速的计算,其可靠性和精确度要达到一定要求.而用来对交流电机进行设计的传统的阻抗模型普遍能够满足这些要求.这里给出了一个用来对永磁同步发电机进行辅助设计的实际可行的阻抗模型.     

5MW直驱永磁风力发电机的电磁设计与计算

5 MW直驱永磁风力发电机为大容量永磁发电机,在进行电磁设计时需考虑到其独特性.阐述了该电机主要尺寸、极槽数和永磁体尺寸的确定方法,同时给出了主要电磁参数的磁路法计算结果.由于磁路计算无法得到电机的准确运行参数和运行特性,对电机进行了电磁场有限元计算,并论述了不同运行情况时的计算方法.有限元计算结果表明电机电磁设计合理,电磁性能满足额定要求.     

直驱永磁同步风力发电机在运动车辆中的应用

利用车辆在运动中产生的空气气流来推动直驱发电机发电。根据不同车辆的构造设计出相适应的空气导流装置。该装置能将气流压缩,并形成一定压力,通过导流装置导向风动机并带动直驱发电机实现发电。由于车辆的运动是变速的,所以利用气流发出的电压不稳定。根据这一因素设计相适应的控制电路来稳定发电机的输出电压。所发出的电能可作为车辆储备电源使用。这一技术可使不利车辆运动的空气阻力变为有用的风力发电的气流动力。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

基于模糊控制的永磁直驱风力发电机最大功率跟踪控制

针对永磁直驱风力发电机的输出功率难以稳定且快速地达到最大功率点的问题,提出了一种基于模糊控制的直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略。分析直驱式永磁同步发电机的工作特性和数学模型,进而阐述利用升压电路实现MPPT的原理与基础知识。以风电系统MPPT原理及模糊控制理论为基础,升压电路的本周期和上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为模糊控制的输入,下个周期的升压电路占空比为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则设计出一种适于永磁直驱风力发电机的模糊控制器,搭建包含MPPT的永磁直驱风力发电系统的Matlab/Simulink整体模型并仿真,结果证明该控制策略的可行性及优越性。     

盘式永磁同步发电机的设计研究

提出了一种新型的盘式永磁同步发电机,对其运行原理和电磁设计进行了分析和推导.开发了基于数据库管理系统的盘式永磁同步发电机的电磁设计软件.该软件实现人机交流十分方便,缩短了电机设计周期,提高了工作效率.将这种盘式永磁同步发电机应用于变速恒频风力发电系统中,可以有效的利用资源,降低风电成本.     

轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计

为了提高轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计的准确性,提出了利用电磁场有限元软件与磁路法相结合的方法设计该电机.结合轴向磁场无铁心永磁无刷直流电机的电磁结构特点,首先利用磁路法推导了该电机的尺寸设计方程,分析了电机设计中的各种损耗,并根据流程图编制了设计程序,对额定功率为40 W的小型电机提出了设计方案.利用三维有限元分析软件对设计方案中的关键参数(永磁体厚度、极对数与极弧系数)进行了仿真与分析.结果表明:当永磁体厚度为6 mm,永磁体极对数为4时,电机气隙磁密相对最大且磁密增长率较快;当极弧系数为0.7时,感应电动势基波幅值最大.最后设计了样机,利用三维有限元分析方法验证了样机设计的有效性.     

高效高功率密度轴向磁场永磁电机的设计与研究

基于轴向磁场电机具有体积小、重量轻、结构紧凑和功率密度高等优点,设计了一台10 kW双转子单定子轴向磁场电机,通过采用磁性槽楔和非晶材料来降低电机的齿槽转矩和减小电机的铁耗.首先利用磁路法对该轴向磁场电机进行初步的电磁设计,然后在Maxwell中对电机磁场进行了三维有限元仿真分析,并通过Workbench仿真了磁钢的应...     

基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测

在永磁同步电动机中,永磁同步电动机的性能、效率和稳定性受到永磁体磁性的直接影响．为保证永磁同步电机的高鲁棒性,需要对永磁同步电动机中的永磁体信息进行实时在线监测．本文选择旋转坐标系下的定子电流和永磁体磁链为状态变量,建立一个能够实时提供准确永磁体磁链信息的EKF（扩展卡尔曼滤波器）系统．仿真结果验证了该算法的可用性并表明EKF滤波系统能准确地在线监测出磁链信息．     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

Advanced Computer-aided Design and Analysis for Synchronous Reluctance-Permanent Magnet Machines

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｔｗｏｄｅｃａｄｅｓ，ＡＣｍａｃｈｉｎｅｄｒｉｖｅｓｈａｖｅｇｒａｄｕａｌｙｒｅｐｌａｃｅｄＤＣｍａｃｈｉｎｅｄｒｉｖｅｓｆｏｒｂｏｔｈｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌｏｗｃｏｓｔｖａｒｉａｂｌ...     

盘式永磁同步发电机的电磁场分析

盘式永磁同步发电机的磁通为轴向,其磁路与传统电机相比具有很大不同,应用常规电机的磁路计算方法难以适用.介绍了盘式永磁同步发电机磁路的特点,推导了盘式永磁同步发电机的基本电磁关系,获得了等效磁路图.分别运用提出的磁路计算方法和Maxwell 3D软件提供的有限元法对一台DPG-5/7型样机电磁场进行了计算,并对2种方法的计算结果进行了比较.结果表明,2种计算结果一致,验证了推导的电磁计算公式是基本正确和可行的.     

直驱永磁风电机组输入输出特性拟合

运用曲线拟合方法,可拟合直驱永磁同步风电机组的输入输出特性.研究发现,理想条件下功率-风速的数值拟合精度高,而实际测量值拟合精度差,在高风速运行条件下,输入功率-机组转速和机组转速-输出功率的数值拟合精度高,而低风速运行条件下,拟合精度低.     

永磁同步电机轴向力分析与噪声抑制

业内分析永磁同步电机噪声往往只关注径向力和切向力,对于轴向力分析较少.本文重点分析由常规定子斜槽或转子斜极带来轴向力.参考感应电机的一些做法,找到消减永磁同步电机轴向力源的办法,即转子对称斜极.并制作样品测试,达到了降噪效果.     

永磁同步电机磁通谐波抑制的补偿控制仿真

永磁同步电机的转子永磁体励磁磁场中含有的谐波分量,将增加定子绕组内磁链的谐波分量,增大电机的损耗,导致电机温度升高,同时产生转矩波动.根据内置式电机转子磁场的特点,建立电机模型,并在该模型基础上提出一种对磁场谐波抑制的补偿控制算法,通过降低谐波分量来减少定子铁损.同时对电机因磁场谐波引起的转矩波动进行补偿,从而减小振动和噪声.仿真结果表明该补偿控制算法使得磁链谐波分量明显降低,转矩波动减小.     

Optimization of Added Permanent Magnet Amount in Synchronous Reluctance Machines for High Performance

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ（ＳＲ）ａｎｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ（ＰＭ）ｍａｃｈｉｎｅｓ,ｗｈｉｃｈａｒｅｓｅｐａｒａｔｅｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ...