笼型无刷双馈电机转子磁场分析

无刷双馈电机实现机电能量转换的基础在于转子磁场中不同频率的磁场与定子绕组磁场的相瓦作用,因而研究转子磁场的产生、组成和特点,对于无刷双馈电机的研究具有重要意义.考虑到无刷双馈电机独特的转子结构,分析了气隙中存在两种不同极数的定子旋转磁场时,转子感应电流所产生的磁场解析解,并据此对转子磁场波形、谐波成分等进行了研究.     

笼型转子无刷双馈电机的动态特性仿真

无刷双馈电机在结构上与传统交流电机有较大的不同。本文介绍了对笼型转了无刷双馈电机的结构,原理与运行方式,建立了该种电机通用的数学模型,给出了参数计算方法,并对一台（４＋２）极无刷双馈电机的多种运行方式进行了仿真研究。     

无刷双馈电机笼型转子磁场调制能力分析

笼型转子无刷双馈电机(BDFM)由于其简单且特殊的转子结构,使得转子磁场谐波含量大,直接影响转子的磁场调制能力。从电机内部磁场入手,提出了一种快速计算BDFM转子磁场的方法,分析了转子磁场与转子短路环个数及短路环分布的关系。以短路环个数及短路环分布跨距为参数,建立MATLAB计算程序对转子磁场调制能力进行分析,研究了转子的极限调制能力。最后,通过Flux电磁场有限元分析软件建立电机模型并对所提方法进行了验证。研究结果有助于优化转子结构设计。     

深槽式笼型转子无刷双馈电机的仿真分析

针对笼型转子无刷双馈电机转子磁场调制能力差、电机效率低特点,利用Ansofi软件对一种新型深槽式笼型转子无刷双馈电机进行建模仿真,得出电机磁力线分布图,气隙磁通密度波形,再利用MATLAB软件计算出气隙磁通谐波含量,与具有较好磁场调制能力的凸极加导条转子无刷双馈电机的仿真结果进行分析对比,得出深槽式笼型转子结构简单可靠...     

笼型无刷双馈电机转子导条优化设计

针对笼型无刷双馈电机转子设计方法不完善的问题,从分析笼型无刷双馈电机的内部磁场入手,推导了无刷双馈电机在稳态运行时转子电流的解析表达式,利用迭代法在考虑转子电阻的情况下选择最合适的转子导条截面积,为笼型无刷双馈电机的转子设计提供了理论依据。通过有限元仿真,验证了理论推导的正确性。研究结果不仅有助于在设计时快速计算笼型无刷双馈电机转子电流,也有助于优化转子结构设计。     

笼型无刷双馈电机转子的优化设计与有限元分析

分析了无刷双馈电机的运行原理，对电机的定、转子结构进行了设计。以（3＋1）对极的笼型电机为例，分析其转子结构的优化设计方案。使用ANSOFT有限元软件，利用二维磁场分析了这种笼型转子结构的磁场分布和谐波频谱，对各种优化方案进行了比较。     

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.     

分段式笼型转子无刷双馈电机的设计与分析

无刷双馈电机(BDFM)在风力发电系统中具有广阔的应用前景。其转子的磁场调制能力优劣直接影响着该类电机的功率密度和效率。基于笼型转子结构提出一种分段式笼型转子结构。介绍了BDFM的拓扑结构和变速恒频发电的基本原理,将几种笼型转子结构的BDFM进行有限元对比分析,深入研究转子导条间隔角度和导条层数对新型转子耦合能力的影响,确定了使得分段式笼型转子具有较强磁场调制能力的结构参数。结果表明:该新型转子结构在保证一定耦合能力的情况下,端部空间利用率更高,电机功率密度更大,且转子结构简单可靠、易于制造。     

笼型转子无刷双馈电机特性分析

分析了无刷双馈电机的功率角δ与控制绕组abc坐标系电压初相角的关系,利用无刷双馈电机的d-q数学模型搭建了仿真模型,计算了在亚同步、超同步不同运行状态下的矩角特性.     

两种不同笼型转子结构无刷双馈电机的稳态运行性能对比

无刷双馈电机(BDFM)在变频调速及风能发电领域具有良好的应用前景。目前,转子磁场调制效果差、运行效率偏低的问题仍然制约着笼型转子BDFM的发展。首先从理论上分析了带公共笼条和公共端环的笼型转子产生的空间谐波磁动势及其影响因素,充分考虑了不同笼型转子结构的特点以及转子各短路环在电磁耦合中的作用。在此基础上,提出了一种混联式笼型转子结构,并通过有限元法对两种不同笼型转子结构BDFM样机的运行性能进行了数值计算与对比分析。最后,成功研制了混联式笼型转子样机,并对两种不同转子结构样机的稳态运行性能进行了对比实验研究。结果表明,混联式笼型转子样机定子绕组空载电流较低,运行效率及功率因数均明显提高,为笼型转子BDFM的发展拓宽了研究思路。     

不同转子结构无刷双馈电机的运行特性对比

在阐述无刷双馈电机(BDFM)不同转子结构特点的基础上,针对无公共笼条、带公共笼条、带公共笼条公共端环、笼条加磁障、凸极加笼条、ALA磁阻等6种不同转子结构的BDFM,进行了二维瞬态电磁场有限元计算,通过气隙磁场谐波的频谱分析,比较了不同转子结构对BDFM磁场调制效果的影响.研究了不同转子结构BDFM在单馈异步运行以及双馈同步、亚同步和超同步运行时的转矩与转速动态特性.探讨了在控制绕组频率一定的情况下,控制绕组电压大小对转矩和转速稳定性的影响.通过与相关文献的对比,验证了结果的正确性.研究结果揭示了不同转子结构对BDFM磁场调制效果和动态特性的影响,为BDFM的转子结构优化设计和运行稳定性的深入研究奠定了基础.     

A comparison of the wound rotor and nested‐loop rotor brushless doubly fed generator

Both the wound rotor and the nested‐loop rotor can realize the coupling with the power winding (PW) and control winding. And the two types of rotors in a brushless doubly fed generator (BDFG) can realize variable‐speed, constant‐frequency generation. In this paper, the two types BDFG are compared through finite element analysis and experiments. From the finite element simulation results, it can be seen that the air gap flux density harmonic contents, PW line voltage harmonic contents, and the core loss of the nested‐loop rotor BDFG are higher than those of the wound‐rotor BDFG. In the experiments, the efficiency of the wound rotor BDFG is slightly lower than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is below the natural synchronous speed and is much higher than that of the nested‐loop rotor BDFG when the rotor speed is above the natural synchronous speed. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

无刷双馈电机谐波铜耗与铁耗的分析与计算

针对无刷双馈电机谐波含量高、谐波损耗大的问题,提出考虑谐波磁场、谐波电流、集肤效应和旋转磁化影响的BDFM损耗计算模型.基于二维场路耦合时步有限元模型和谐波分析方法,分别建立两种转子铜耗计算模型和三种定转子铁耗计算模型,分析不同计算模型对转子铜耗和定转子铁耗的影响,得到定转子谐波铜耗和铁耗的变化规律.结果表明,转子铜耗模型2以及定转子铁耗模型3更精确;随着控制绕组电压的增加,定转子铜耗先减小后增加,定转子铁耗持续增加;随着负载转矩的增加,定转子铜耗和铁耗均随之增加.通过与一台相似异步电机铜耗和铁耗的电磁设计数据和实验数据的比较,验证了模型与计算结果的正确性.     

不同转子结构无刷双馈电机转子磁耦合作用的对比分析

介绍了无刷双馈电机的结构特点,描述了多种转子结构型式,研究了不同结构转子的磁耦合和二维瞬态有限元磁场分析软件（ＡＮＳＹＳ）对不同转子结构无刷双馈电机的气隙磁场以及各绕组间的自感和互感磁链进行了对比研究     

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。     

Magnetic field analysis of a squirrel cage induction motor considering rotor skew and higher harmonics in the secondary current

This paper describes a method to analyze harmonic magnetic fields of squirrel cage induction motors considering rotor skew and higher harmonics in the secondary current. The proposed method is based on a two‐dimensional finite element method. The rotor skew structure is expressed by multiple 2D finite element mesh models, produced in suitable axial positions, and the magnetic field in each mesh model is calculated by the revised secondary current taking into account the skew effect. The secondary currents, magnetic flux densities, and electromotive forces are calculated by the proposed method. Then the differences between a skewed rotor and a nonskewed rotor are discussed. From the comparison between the calculated and the experimental results, the proposed method is shown to be appropriate and useful for quantitative estimation of harmonic components of induction motors. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(2): 98–109, 1999     

径向叠片磁阻转子无刷双馈电机有限元分析

利用Ansoft软件,对新型径向叠片磁阻转子的无刷双馈电机的电磁场进行了有限元计算,计算出了电机同步运行时的电磁转矩性能曲线,得到了实现最大电磁转矩控制的相位角关系和气隙磁密分布,为电机的优化设计和最优控制提供了理论指导。     

混合转子无刷电励磁同步电机参数的解析计算

研究了无刷电励磁同步电机的运行机理和混合转子的磁场调制原理,运用叠加法与绕组函数法相结合,建立了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数模型,研究了混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算方法,通过编制程序对电机的电感参数进行计算,得出了电感参数随转子位置变化的规律,并采用有限元法计算了电机的电感参数。研制了实验样机,采用静测法进行了电感参数的测试。将解析计算结果分别与有限元计算结果和实验结果进行对比分析,验证了所提出混合转子无刷电励磁同步电机电感参数解析计算模型的正确性。为该种电机的进一步仿真分析与研究奠定了技术基础。     

考虑磁阻率张量的三维磁场有限元分析

在变化的磁场中,磁材料的磁阻率表现为一个三维二阶张量。在数值计算过程中通常把这个张量简化为标量或矢量,但在对计算精度要求比较高的时候,这个张量就应该被充分考虑。本文针对磁阻率张量,结合六节点三棱柱单元,推导了相应的有限元方程组。在新方程组中磁阻率张量中的非主对角线元素得以充分体现。基于这个方程编写了有限元计算程序,并利用有限元软件Femap做前处理与后处理,实现了对三维磁场的有限元分析。仿真结果表明,当磁阻率张量被设为不同形式时,磁场的分布会有一定程度的变化,且张量中各个元素所起的作用亦不相同。