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摘要:基于定子磁链定向的双馈电机控制理论,采用双PWM变换器结构,完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略,转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略,并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。
摘要:永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛,然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度。通常情况下,永磁电机各磁极的极弧系数相等。为削弱齿槽转矩,可设计相邻磁极极弧系数不等。文中采用不等极弧系数组合削弱永磁直流电机齿槽转矩,利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到齿槽转矩的表达式,通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶系数,给出了使得齿槽转矩最小的极弧系数组合的确定方法。但是由于采用了一些假设,上述确定方法存在一定误差。为使齿槽转矩最小,采用全局优化方法与有限元相结合以获得最优极弧系数组合。文中对每极槽数为整数和分数的2台电机模型分别进行了解析分析和优化,结果表明:该优化方法可显著削弱齿槽转矩。
摘要:为提高永磁无刷直流直线电机的性能,必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求,提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的3种齿槽力分量,由傅里叶变换得到了各分量的功率谱。在对各分量进行频谱分析的基础上得出了产生齿槽力的主要原因是电机推力的二次谐波这一结论,提出了优化磁极宽度以减小齿槽力的方法。对优化设计后的电机模型进行了有限元计算和频谱分析,分析显示该电机模型推力的二次谐波已被大大削弱。计算了不同磁极宽度情况下的电机推力,结果表明采用该方法可以有效减小电机的推力波动。
摘要:在永磁同步电动机直接转矩控制中,定子电阻是一个需要精确给定的参数。但由于绕组温升等因素影响,定子电阻在运行过程中是一个变量。文中提出一种用于面贴式永磁同步电动机直接转矩控制的定子电阻检测新方法。该方法通过观测到的电磁转矩和实测电流来实时调整磁链计算所用的电阻值。理论分析证明稳态时,电磁转矩和电流的比值波动方向与定子电阻变化方向相反,由此可以采用PI调节器来进行电阻预测。仿真和实验结果表明,该算法可以在线实时估计电阻变化,并加以补偿。
摘要:在一台电励磁双凸极发电机定子上设置两套3相电枢绕组实现双通道发电,通过调节励磁电流大小使两发电通道输出相应的额定电压,并联向负载供电。用等效磁路模型对双绕组电机的电感特性进行了理论研究,并用有限元方法对其电磁特性进行仿真计算,仿真结果与分析相一致;同时介绍了双余度发电系统的硬件构成,并实验验证了系统具有很好的稳态、动态特性和可靠性。
摘要:开关磁阻电动机(SRM)的磁化曲线族是电机建模及性能分析的基础,文中探讨了利用最小二乘支持向量机处理磁化曲线族,建立电机模型的方法。在分析电机非线性磁特性的基础上,运用最小二乘支持向量机(LS—SVM)的回归理论,通过对磁路有限元分析法(FEM)得到的样本数据集进行学习,建立了电机的最小二乘支持向量机模型。与以往的神经网络建模方法相比,该模型在小样本情况下有更好的泛化能力及更快的学习速度。仿真实验表明,该模型比较准确地反映了电机的磁特性,可用来进行SRM其它性能指标的分析。
摘要:感应电机由于其变量非线性耦合、转子电量难以测量、电机参数时变性这3方面的问题,导致交流调速控制复杂。无源性控制理论应用于感应电机控制是一种全新的方法,其控制律是全局定义的,无输入输出线性化解耦奇点问题,是间接磁场定向控制。证明了感应电机转子磁链子系统的无源性,找到系统能量耗散特性方程中的无功力,它不会影响系统的稳定性,得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值,同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化,设计自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性,构建了带电流内环速度控制系统。该方案保证转矩、转子磁链及转速的渐进跟踪,使调速系统具有良好的动静态性能,易于实现。仿真验证了设计的控制系统的有效性和先进性。
摘要:感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算,转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响,而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响,因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制,设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算,通过一定的坐标变换,基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪,同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性,通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。
摘要:在电机磁链的两种估计模型中,电压模型相对于电流模型具有所需电机参数少、实现方法简单等优点,从而在电机控制系统中获得了广泛的应用。但电压模型中的纯积分环节存在直流偏置和初始相位问题。该文研究了一种新的电机磁链辨识算法,它是由1个高通滤波器和1个坐标变换环节构成。高通滤波器的截止频率等于电机的同步角频率。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。该算法结构简单,易于工程实现。该文对提出的新辨识算法进行了仿真,并针对1台异步电机,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。
摘要:现有平面弯曲ESMAA内嵌单丝,冷却过程不可控,响应速度慢:由于SMA电阻与温度的非线性关系,基于SMA丝电阻反馈实施电机位置控制时,控制精度较低。因此,文中改进了电机结构。将两根SMA丝平行弹性棒轴线嵌入,其中回复丝与棒轴线重合,记忆为“U”形,恢复丝偏心嵌入,记忆为直线态;在电机弯曲方向的适宜位置配置互补应变片,直接检测位置信息。同时,通过连续、共初始及共极限约束实时调整马氏体份数系数,研究电机的主、次迟滞现象,构建用于电机优化和控制设计的分析模型。对长度为60mm电机的结构参数进行了设计,得到棒半径、丝半径、丝可回复曲率与偏心矩的优化值。对优化后的样机进行了实验研究,验证了改进型结构的优良性能。
摘要:复杂输水系统下的大型水轮机模型辨识对保证电力系统稳定分析与控制的质量具有重要作用。传统的PRBS方法需根据具体对象确定测试信号参数,若参数不当可能影响机组运行安全,限制了其在大型水电机组上的应用。该文提出一种基于随机负荷波动的水轮机模型辨识方法,并应用于北京十三陵抽蓄电站。北京十三陵抽蓄电站装机4×200MW,具有上、下游调压井,输水系统结构复杂。该辨识方法直接以并网机组在随机负荷波动下的机端功率和接力器位移等量测数据作为原始数据,采用增广最小二乘法进行模型辨识,具有不需特意外加激励信号、不影响机组正常运行、安全简便的特点。对所得三种不同负荷水平下的二阶离散型水轮机模型,应用阶跃扰动法和自相关函数法进行检验。结果表明,所得辨识模型可信,并具有较强的负荷适应性。
摘要:针对EDS(electro—dynamic suspension)型磁浮系统自振较大的不足,研究一种EDS和EMS(electro—magnetic suspension)混合作用的磁浮技术。基于该系统的动力学模型,利用劳斯判据进行悬浮稳定性分析,结果表明,纯粹的EDS系统是临界稳定的,而引入EMS后即使对其不施加主动控制作用,只要EDS悬浮力达到一定比重即可实现稳定。通过选取4种典型情况进行数值计算,验证了所给稳定条件的正确性。论文还对混悬系统的技术特性进行分析,指出EMS部分既可完全利用车载永久磁铁实现,亦可再辅以零功率控制线圈来提供更好的主动阻尼。所增加的EMS控制器的体积重量功耗小、部件少、无需通过冗余来保障安全,且对轨道的精度要求低。EDS和EMS混合磁浮技术可以发挥二者的优点而克服各自的不足,具有潜在应用前景。
摘要:针对径向磁化的双筒永磁轴承存在磁力计算复杂、由等效磁荷法得出的磁力数学模型不便推广到多筒永磁轴承及缺乏具有明确参量关系的工程化解析磁力计算公式等问题,该文用标量磁位的拉普拉氏方程经复变函数的保角变换等方法,得出一个简明的工程化磁力解析计算公式。该式能明确反映出磁力与相关参量的关系,也便于推广到多筒永磁轴承磁力计算。该式表明:径向磁化的双筒永磁轴承径向磁力分别与磁筒轴向有效长度、剩磁感应强度和永磁圆筒平均半径处磁通密度成正比,磁力随内外磁筒间隙的增大而减小,随间隙半径和径向偏心的增大而增大。实验证明,该模型计算值与实测值基本接近。这为设计径向磁化的双筒永磁轴承和具有更大承载力的多简永磁轴承提供了一个实用的工具。
摘要:变电站接地网的安全性问题已成为电力系统电磁兼容的重要研究课题之一。文中基于有限元方法,将接地网一维导体单元与三维土壤单元相耦合,并考虑导体阻抗的频变特性,研究变电站接地网的接地性能。与三维有限元的A-V方法相比,该文计算方法的计算量大大降低,同时可以考虑频率对接地网接地性能的影响。通过与矩量法和测量结果进行比较,验证了该计算方法的正确性和有效性。利用计算得到的接地网导体轴向电流和土壤泄漏分布电流,进一步计算了接地网产生的空间磁场强度。结果表明,文中方法与矩量法的计算结果略有差异,原因在于矩量法中未考虑土壤泄漏分布电流的影响,文中计算方法可以方便地应用于复合土壤结构的接地网的接地性能分析。
摘要:对2005年夏季在山东引雷实验中获得的一次传统人工引发闪电1μs时间分辨率的电流资料进行了分析。整个电流持续时间约1120ms,包含10次回击过程,时间间隔为18—210ms,平均为87ms;回击电流峰值的几何平均值为11.9kA,变化范围为6.6~21.0kA。通过人工引发闪电和自然闪电的对比分析,发现传统人工引发闪电的回击电流峰值(10~17kA)与自然闪电的继后回击(12-18kA)基本一致;空中人工引发闪电的首次回击(也有作者称为“小回击过程”)电流峰值(24~37kA)略小于自然闪电的首次回击(30-45kA);不同地区下行自然闪电回击电流峰值存在最大约50%的差异;上行自然闪电回击电流峰值(8~10kA)小于其他类型的回击。
摘要:采用人工神经网络进行变压器DGA数据的分析与诊断。为全面评价变压器的实际运行状况,综合利用了各特征气体含量及其比值信息,并借鉴模糊数据处理思想构造初始输入特征集合。借助一个特殊的复合神经网络进行数据分析与故障诊断。其中,非线性主分量分析网络执行多元输入特征信息的融合及主特征选择,形成待识别故障类的敏感特征量:随后的多层感知器执行故障模式识别。试验结果表明,在DGA分析的基础上,应用非线性主分量分析一多层感知器复合神经网络可有效实现变压器不同故障模式的智能化识别,获得较好的诊断结果。
摘要:提出一种基于级联多电平结构,具有自平衡能力的电子电力变压器(A-EPT),其高压侧采用单相全桥级联技术,低压侧采用交错并联技术,并根据其结构特点提出一种简单有效的控制方案。在该控制方案中,通过采用载波移相技术提高了等效开关频率和输入性能;通过引入相移补偿信号,避免了级联模块间的直流电压不平衡问题。对所提出的A—EPT进行建模和仿真,并与常规变压器的运行状况进行对比分析。仿真结果表明:A.EPT能够很好地实现当变压器任何一侧系统出现电压或电流不平衡时,另一侧系统仍然能够自动保持本侧系统的电压或电流平衡,并且调节过程短,比常规变压器具有更好的性能。
摘要:低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时,动触头和静触头打开,在触头间产生电弧,随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象,严重降低了断路器的开断性能。该文以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动的数学模型,此模型可以预测电弧的重击穿现象,并发现当灭弧室的出口面积为60%时,电弧在3mT磁场的作用下运动时出现了重击穿现象,而当磁场增大到5mT时重击穿现象消失。此外,还发现当磁场为10mT时,在出口面积分别为20%、60%和100%3种情况下电弧均可以顺利到达栅片,在运动的过程中没有电弧重击穿现象的发生。