基于复合线圈结构的新型无刷双馈电机的起动性能研究

由于无刷双馈电动机存在起动电流大、起动转矩小的不足,导致电机起动性能达不到工业应用要求。为了解决这一问题,提出一种转子绕组采用复合线圈组和变极法设计的无刷双馈电机,并结合设计实例进行详细分析。这种转子结构使得电机在起动工况下增大转子绕组电阻折算值,从而有效地降低起动电流和提高起动转矩。通过建模仿真对复合线圈组转子结构的起动性能、普通线圈转子结构起动性能和无刷双馈电机异步起动方式的起动性能进行研究,对比3种情况下的起动电流、起动转矩和起动时的饱和情况。样机试验结果表明,转子绕组采用复合线圈组结构的无刷双馈电动机具有起动电流小、起动转矩大的特点,有效地改善了无刷双馈电机的起动性能。     

绕线转子无刷双馈电机多谐波联合起动过程中磁动势及性能分析

多谐波联合起动绕线转子无刷双馈电机通过改变电机定子绕组联结方式,使得励磁电流在气隙中产生基波磁动势以及与基波同转向的不同极对数谐波磁动势。基波磁动势协同这些谐波磁动势与转子上复合线圈绕组相互作用来降低起动电流和增大起动转矩,进而改善电机的起动性能。该文通过详细的推导建立该电机的定子绕组磁动势数学模型,分析该电机在起动时磁动势谐波含量;分析转子绕组的磁场调制机理及工作特点,并对该电机在起动时的等效电路以及气隙磁通密度进行分析以研究其起动性能。仿真和试验结果表明,采用多谐波联合起动方式使电机的起动电流降低,起动转矩增大,并且使得电机具有良好的起动性能。     

复合线圈结构无刷双馈电动机的变极起动研究

为解决绕线式无刷双馈电动机的起动电流大和起动转矩小的问题,提出一种转子绕组采用无感线圈设计的新型绕线式无刷双馈电动机。首先从理论上详细介绍了电机变极起动的原理和复合绕组的概念,在此基础上设计并制造了一台新型复合线圈结构无刷双馈电动机实验样机,并针对电机不同起动方式下的起动电流和起动转矩进行了研究。通过对样机进行有限元建模仿真与试验验证了转子绕组设计的正确性。仿真与试验结果表明,采用复合线圈结构的无刷双馈电动机具起动电流小、起动转矩大、起动迅速等特点,适用于需要频繁起动的场合,具有优良的性能。     

基于变极绕组的无刷双馈电机起动 特性研究

利用"复合线圈"原理提出一种转子绕组自增阻结构。通过分析样机的定、转子绕组联结方式,说明了由变极绕组原理设计的定子绕组对样机起动状态到运行状态的切换作用;详细地阐述了自增阻结构在样机起动时可以有效增大转子电阻折算值并在样机运行时恢复正常的原理。在不同负载工况下,利用有限元仿真和样机实验对样机自起动特性和样机异步起动方式的起动特性进行仿真分析与对比。仿真与实验结果表明转子绕组采用自增阻结构设计的无刷双馈电机克服了传统无刷双馈电机存在的起动电流大、转矩小的问题,具有良好的起动特性,适用于需要频繁起动的场合。     

同心式转子结构无刷双馈电机的性能分析

无刷双馈电机设计时转子谐波含量较大,影响着电机性能。采用绕线式转子结构并利用齿谐波原理,设计的新型同心式转子结构的无刷双馈电机,能够很好地解决此问题。阐述齿谐波原理,并以一台绕线式无刷双馈电机为例,具体分析同心式转子绕组的磁动势。利用有限元仿真软件建模仿真。对无刷双馈电机发电运行时,电机磁密分布、气隙磁密谐波和不同转速下功率绕组电压波形在仿真和样机实验时的结果进行分析,验证同心式转子绕组能调制磁场和降低气隙谐波,使无刷双馈电机具有良好的性能指标。     

无刷双馈电机变极起动性能的研究

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...     

多跨距无刷双馈电机转子绕组设计及特性分析

针对无刷双馈电机谐波大,效率低的问题,基于齿谐波原理和不等匝绕组理论,提出一种基于混合式转子结构的多跨距复合式的无刷双馈发电机转子设计方案,这一具有磁阻效应的混合式转子绕组结构能有效的提高转子导体利用率,提高无刷双馈电机功率绕组的输出功率,并能显著降低与无刷双馈电机两种主要基波极对数相近的谐波含量,对于降低无刷双馈电机绕组谐波含量提高整机效率提供了参考.最后以一台450 kW电机为例具体介绍了多跨距复合式转子绕组的设计方法,并通过建立有限元模型进行具体分析,通过与双正弦绕组的无刷双馈电机在磁场分布,气隙磁密谐波情况及电机输出功率的对比分析,结果表明多跨距复合式转子结构的无刷双馈电机具有良好的整机性能.     

无刷双馈电机的发展及其结构原理应用综述

介绍了无刷双馈电机的发展进程及国内高校目前对无刷双馈电机研究的现状,剖析了无刷双馈电机的原理及其结构,对不同结构的定转子优、缺点进行了总结并阐述了无刷双馈电机的应用情况,指出了无刷双馈电机需要在定子绕组、转子绕组的设计上进一步优化,减少转子产生的谐波对电机运行的影响,使其运行过程更加节能稳定。     

基于串级绕组的新型永磁同步电机起动性能分析

针对异步起动永磁同步电机在起动过程中电流大,起动转矩小的问题,本文提出一种串级绕组理论。利用定子串级绕组产生的谐波磁场与转子分匝线圈组相互作用,优化电机的起动性能。文章通过阐述串级绕组理论,给出电机模型与定转子设计方案,并基于等效电路分析样机实际工作原理,最后运用有限元法从样机的转速、空载起动性能、带负载起动、气隙磁密和堵转转矩五个方面进行仿真。试验结果表明,应用串级绕组理论可以在提高起动转矩的同时降低起动电流,抑制起动时定子电流对转子永磁体的退磁效应,并且电机的稳态性能保持不变。     

绕线转子无刷双馈电机的d-q轴数学模型

在阐述绕线转子无刷双馈电机的定子绕组、转子绕组结构和静止a-b-c轴数学模型的基础上,推导出电机的d-q轴数学模型。这种电机模型建立在一个任意d-q轴坐标系下,使用起来方便,消除定子绕组和转子绕组之间互感矩阵的时变系数,缩短计算时间,有利于控制方法的实现,适用于绕线转子无刷双馈电机动态和稳态性能的分析研究。d-q轴数学模型的参数能根据电机的设计几何尺寸和经验公式得到。通过仿真分析结果和实验数据的对比,验证了任意d-q轴数学模型的正确性。绕线转子无刷双馈电机任意d-q轴数学模型的建立为电机性能分析和控制策略的研究奠定基础。     

新型混合式转子无刷双馈电机

具有磁阻效应的绕线式转子无刷双馈电机是一种新型电机,它利用了磁阻式转子的磁通导向作用和绕线式转子接线灵活的特点,具有转子耦合能力强、磁动势高次谐波含量低、电机输出功率密度高等优点。文中介绍这一新型混合式转子结构,并对基于该结构的无刷双馈电机在转子侧无绕组时电机的磁阻效应,以及在转子侧无磁阻效应时新绕组结构电机的电磁性能进行了分析。对定子侧结构相同、控制绕组侧施加相同激励情况下,采用新型混合式转子、双正弦绕线式转子的两种转子结构的无刷双馈电机进行了研究,对比了电机的气隙磁场、电机系统输出功率和电机效率。通过实验与仿真结果对采用新型混合式设计电机的动态性能进行了研究,验证了样机仿真结果的正确性,同时试验结果也表明新型混合式无刷发电机性能的优越性。     

无刷双馈电机的效率分析

无刷双馈电机是一种新型的感应电机,可以降低调速系统的容量,对电网的谐波污染小,因而具有很好的发展前景.从无刷双馈电机的原理出发,分析了定子和转子的损耗,进一步对定子绕组极数的选择、定子绕组的设计形式、转子绕组极数的选择以及转子绕组的设计等方面进行了详尽的说明和分析,总结出提高该类电机效率的方法和途径.     

谐波起动无集电环绕线转子三相异步电动机

谐波起动无集电环绕线转子三相异步电动机结构新颖、性能优良,节电效果显著。电机起动时由电机绕组产生很强的谐波磁场,在特殊绕制的转子绕组中感应产生的电流流经电阻很大的转子回路,限制了起动电流、提高了起动转矩;当电机在接近额定转速运行时,起动谐波被消除,在基波作用下正常运行。根据不同的起动要求,电机有重载型和中、轻载起动型。电机可用于需要比笼型电机更大的起动转矩、馈电线路容量不足以起动笼型电动机、起动时间较长和起动比较频繁等场合。     

无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析

研究了一种特殊结构的无刷电励磁同步电机,该种电机由无刷双馈电机衍化而来,其取消了电刷和滑环,结构简单可靠,减少了维护费用。定子上同时嵌有不同极数的两套绕组,分别为三相电枢绕组和单相励磁绕组。详细介绍了该种电机的结构特点和运行机理,分别推导了磁障转子和混合转子无刷电励磁同步电机的等效电路和电磁转矩表达式。为分析这两种转子结构对电机性能的影响,对该种电机的运行特性进行了仿真研究,并研制了两台具有相同定子、不同转子结构的样机,测量了两台样机的定子绕组电感参数,对样机的不同运行方式进行了实验研究。仿真和实验结果表明:混合转子无刷电励磁同步电机的起动能力和带载能力较好;磁障转子无刷电励磁同步电机的损耗略小。     

不等匝线圈转子结构的无刷双馈电机研究

无刷双馈电机转子谐波含量大,导致电机损耗大、效率低,制约了其工业应用。为了解决这个问题,运用绕组齿谐波原理和正弦绕组原理,提出一种采用不等匝线圈设计转子结构的无刷双馈电机,并结合设计实例进行了详细分析。这种新结构能有效提高转子绕组在两种不同极对数下的导体利用率,并减少其它谐波含量。通过建模仿真和样机实验验证了结构设计的正确性。样机实验结果表明,不等匝线圈转子结构的无刷双馈电机能克服传统无刷双馈电机存在导体利用率低、谐波含量大的问题,具有良好的性能指标。     

无刷双馈电机笼型转子结构对磁场调制的影响

无刷双馈电机具有优越的调速性能,且能够运行于变速恒频发电状态,因此在节能调速以及风力发电领域具有很好的应用前景,但其结构和原理比较复杂.为了研究不同笼型转子结构对无刷双馈电机磁场调制作用的影响,从交流电机的基本电磁关系出发,首先分析了定子功率绕组与控制绕组产生的磁动势和气隙磁密,进而导出了转子笼条的感应电动势、电流和磁动势,在此基础上,用实例说明了笼型结构转子磁动势的特点及其对磁场调制作用的影响,最后用有限元计算对理论分析结果进行了验证.理论分析和仿真结果表明,对磁场调制起主要作用的是笼型转子靠近公共笼条的短路环,通过调整转子短路环分布可以增强有效谐波、削弱无用谐波,由此对笼型转子结构进行优化设计.     

无刷双馈电机故障穿越策略

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。     

变极法设计无刷双馈电机绕线转子的研究

为提高无刷双馈电机绕线转子绕组与定子上不同极对数的功率绕组和控制绕组的电磁耦合能力,改善电机性能,采用变极法设计了一种3Y/3Y型绕线转子绕组。介绍了该转子的结构和设计原则,该转子绕组的9条并联支路连接成对应两种极对数的两种3Y连接方式,且这两个3Y结构反相序连接。给出了依据该方法设计的一种5/2对极绕线转子实例,该设计方案不仅使得两种极对数下的绕组系数都较高,而且都是对称的。通过电磁场有限元仿真得出了不同绕组的感应电动势波形。仿真结果表明,采用变极法设计的3Y/3Y型绕线转子,定子绕组的感应电动势谐波含量低。该研究为无刷双馈电机绕线转子的设计提供了一种可行方案。     

极对数组合形式对绕线转子无刷双馈电机性能的影响

无刷双馈电机存在特殊性,其定子上有两套极对数不同的绕组,对于确定极对数的两套绕组,其极对数组合形式对电机性能有一定程度的影响。以绕线转子无刷双馈电机的等效电路为基础,推导空载和负载状态下转子电流和功率绕组侧输出相电压与控制绕组励磁电流之间的关系,以及负载状态下系统输出功率与控制绕组励磁电流之间的关系。利用有限元法对2/4、1/3对极电机分别在两种极对数组合下的性能进行研究,通过实验证明了理论推导及有限元分析的正确性,实验结果也表明选择极对数较小的绕组作为功率绕组的电机具有转子电流小、饱和程度低、运行范围广、功率绕组侧输出电压高和系统输出功率大等优点。     

等距笼型转子无刷双馈电机的有限元分析

针对笼型无刷双馈电机的效率较低的问题进行研究,电机效率与转子磁场极数转换效率和转子漏阻抗参数相关,对转子结构进行优化设计是提高电机性能的根本途径。在分析现有笼型转子的特性基础上,提出等距笼型的新转子结构。新转子具有公共端环和独立叠式转子导体回路,每个转子导体回路的节距相等。利用ANSYS软件对不同笼型转子结构的磁场进行有限元分析,计算出转子磁动势谐波含量和转子漏阻抗参数。结果表明,新转子结构无刷双馈电机的转子电阻和漏电抗小,与定子功率绕组和控制绕组极数相对应的转子谐波磁场含量高,其他高次谐波磁场含量低。