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基于双级PNN的直驱永磁同步电机匝间短路故障诊断方法 被引量:1
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作者 高彩霞 冯凌云 党建军 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期116-127,共12页
目的早期故障的精准定位对于预防电机系统故障恶化和制定故障后运行维护策略至关重要。针对多支路并联直驱永磁同步电机(MB-DDPMSM)匝间短路故障诊断问题,方法提出一种基于双级PNN的匝间短路故障检测与短路线圈自动定位的新方法。首先,... 目的早期故障的精准定位对于预防电机系统故障恶化和制定故障后运行维护策略至关重要。针对多支路并联直驱永磁同步电机(MB-DDPMSM)匝间短路故障诊断问题,方法提出一种基于双级PNN的匝间短路故障检测与短路线圈自动定位的新方法。首先,根据MBDDPMSM特殊的结构特点,选择支路差值电流(BDC)作为故障支路定位特征信号,支路电流残差(BRC)作为短路线圈定位特征信号;其次,建立MB-DDPMSM匝间短路故障状态的有限元模型,利用MB-DDPMSM有限元模型分析短路线圈位置对特征信号的影响规律,并建立BDC与故障支路位置的映射关系以及BRC与短路线圈位置的映射关系,为了消除故障程度对特征信号的影响并增强故障特征,对提取的BDC幅值进行L2范数归一化处理,得到故障支路定位特征向量,对提取的BRC幅值进行Z-Score标准化处理,得到短路线圈定位特征向量;最后,建立基于双级PNN的故障诊断模型,利用第一级PNN实现匝间短路故障检测与故障支路定位,利用第二级PNN实现短路线圈自动定位。结果仿真和实验结果表明,所提出的方法能及时检测出电机早期匝间短路故障并实现短路线圈精准定位,识别正确率达100%。结论基于双级PNN的匝间短路故障诊断模型具有建模简单、收敛速度快、故障诊断精准度高等优势。 展开更多
关键词 直驱永磁同步电机 匝间短路故障 支路差值电流 支路电流残差 双级PNN 短路线圈定位
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时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究
2
作者 何玉灵 杨佳文 +3 位作者 孙凯 吴学伟 朱晓光 罗浩然 《机械强度》 北大核心 2025年第4期27-38,共12页
针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分... 针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分析了外转子铁芯基本振动模型,确定了外转子铁芯基本振动方程。然后,建立了外转子直驱发电机的仿真计算模型,得到了单位面积磁拉力的时空阶次特征和典型日下随时间变化规律。将电磁场得到的单位面积磁拉力密度作为输入载荷导入结构场,进行磁-固(结构)耦合仿真,计算分析了外转子铁芯在参考时刻的变形和应力的分布及振动噪声响应的变化规律。最后,用一台13 kW外转子直驱发电机模拟实例印证了解析和仿真的准确性。研究结果确定了外转子铁芯所承受的时变载荷及其作用下的机械响应分布规律,发现了发电机运行时转子铁芯应该重点检测的时刻和部位,同时分析了时变载荷下的噪声特性,为发电机的维护和设计提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 外转子直驱永磁同步发电机 机械响应 磁拉力 时变载荷 电磁噪声
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基于Popov超稳定的直驱式波浪发电系统滑模控制 被引量:1
3
作者 谢子森 杨俊华 +2 位作者 邱孟 黄纬邦 林汇金 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期176-182,共7页
直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速... 直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速度自适应律三部分,设计速度观测器。通过分析波能转换装置水动力方程,获得最大功率捕获时的期望电流,采用滑模控制算法快速跟踪之。仿真结果表明,所提出的速度观测器可实现速度精确辨识,滑模控制策略可准确跟踪电流期望值,功率优化效果明显,系统鲁棒性强。 展开更多
关键词 直驱式波浪发电系统 永磁同步直线电机 MRAS Popov超稳定
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永磁同步直线电机次级磁场检测技术综述 被引量:2
4
作者 赵吉文 尹乐 +3 位作者 宋俊材 盘真保 于子翔 王立俊 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页
【目的】由于永磁同步直线电机省去了中间传动装置,其结构简单,能够实现直驱式往复运动,具有推力密度大、效率高、能够满足高速大行程运动和微纳米级动态精度要求等优点,在激光切割机、数控机床、3D打印机等高精密加工领域具有广泛应用... 【目的】由于永磁同步直线电机省去了中间传动装置,其结构简单,能够实现直驱式往复运动,具有推力密度大、效率高、能够满足高速大行程运动和微纳米级动态精度要求等优点,在激光切割机、数控机床、3D打印机等高精密加工领域具有广泛应用前景。永磁体作为永磁同步直线电机的重要组成部分,可为电机气隙空间提供恒定的磁场环境。磁场分布的一致性与电机性能息息相关,因此需要及时检测并更换故障永磁体以保证电机推力密度和功率密度的稳定性。【方法】主要对永磁同步直线电机次级磁场检测内容进行综述性研究:对电机的拓扑结构、工作原理和磁场的解析公式进行了梳理;对磁场的变化机理和磁场故障发生的常见原因进行了总结;对目前研究的永磁体局部退磁、均匀退磁、缺损和裂纹故障及不同故障磁场的建模方法,如解析法、有限元法和Matlab建模法等进行了介绍;对永磁同步直线电机次级磁场检测所选择的故障信号,如电流信号、磁密信号、电动势信号、振动信号和磁场信号等进行了讨论,指出其用于永磁同步直线电机时的优缺点。【结果】在对各类方法进行梳理和归纳后,对相应的研究内容与关键技术进行总结并发现,目前永磁同步直线电机磁场检测多借助于磁场信号和特征提取方法实现磁场故障的离线诊断。【结论】为实现实时化故障诊断和提高电机可靠性的目标,在未来磁场故障诊断发展趋势中,可以加强对电动势、电流、磁密等实时采集信号的研究,以期实现退磁故障的在线检测。同时需要开展具有高容错适应性的容错控制策略研究,保证电机在发生退磁故障时,仍可以维持电机的输出性能,进而保证其可靠运行。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 永磁体退磁 永磁体缺损 永磁体裂纹 磁场检测 直驱式往复运动 电机气隙 次级磁场
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基于模糊干扰观测器的精密直驱系统滑模位置控制
5
作者 李东博 李旭 +1 位作者 刘海波 王永青 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第2期108-115,128,共9页
为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observe... 为了实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在精密直驱系统中的高性能位置控制,针对其控制精度易受系统参数摄动和外部扰动等因素影响的问题,提出了一种基于模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observer,FDO)的非奇异快速终端滑模控制(nonsingular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)复合策略。首先,建立了考虑系统集总扰动的PMLSM动力学模型,同时为提高伺服系统鲁棒性能同时削弱抖振现象,引入模糊干扰观测器观测系统集总扰动;然后,设计了非奇异快速终端滑模面,能够保证系统跟踪误差在有限时间内快速收敛至零,并将观测器估计值动态补偿至控制器中;最后,通过精密直驱系统仿真与试验证明所提方法能够有效提高控制系统的响应速度、跟踪精度与鲁棒性,同时削弱抖振现象。 展开更多
关键词 精密直驱系统 永磁同步直线电机 位置控制 非奇异快速终端滑模 模糊干扰观测器
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跟网型直驱风机并网系统暂态同步稳定的支路能量判据
6
作者 刘铖 王盈月 +2 位作者 张宇驰 蔡国伟 曹志冲 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第14期22-30,共9页
新能源机组的大规模并网导致电力系统的动态行为呈现复杂多变的特点,传统暂态同步稳定分析手段存在失效的风险,故障下跟网型直驱风机(GFL-PMSG)的暂态同步稳定问题日益突出,为此提出一种基于支路能量的GFL-PMSG并网系统暂态同步稳定性... 新能源机组的大规模并网导致电力系统的动态行为呈现复杂多变的特点,传统暂态同步稳定分析手段存在失效的风险,故障下跟网型直驱风机(GFL-PMSG)的暂态同步稳定问题日益突出,为此提出一种基于支路能量的GFL-PMSG并网系统暂态同步稳定性定量判别指标。首先,考虑GFL-PMSG中各控制环响应速度的差异构建了二阶非线性降阶模型,基于其降阶模型特性和线路电压的分布规律构建了GFL-PMSG并网系统支路能量函数。然后,分析了系统稳定和失稳下的支路能量分布特性差异,解析了系统参数对支路能量分布的影响。接着,定位了能够刻画系统稳定性的关键支路,并据此构建了基于网络信息的GFL-PMSG并网系统暂态同步稳定性定量判别指标。最后,通过仿真分析验证了所提稳定性判别指标的有效性。 展开更多
关键词 暂态同步稳定性 锁相环 跟网型直驱风机 支路能量 降价模型
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大推力电磁直驱泵用永磁直线同步电机设计研究
7
作者 曾杰 《农业装备与车辆工程》 2025年第5期103-110,共8页
为满足复杂固液两相流体的大推力输送需求,针对传统污水泵因集成中间传动装置导致结构复杂、控制困难及动态性能差等问题,提出了一种应用于往复泵的圆筒永磁直线同步电机(TPMLSM)。基于永磁电机理论,提出了TPMLSM设计思路,拟定电机性能... 为满足复杂固液两相流体的大推力输送需求,针对传统污水泵因集成中间传动装置导致结构复杂、控制困难及动态性能差等问题,提出了一种应用于往复泵的圆筒永磁直线同步电机(TPMLSM)。基于永磁电机理论,提出了TPMLSM设计思路,拟定电机性能指标,完成TPMLSM的电磁本构设计;利用ANSYS Maxwell建立电机电磁仿真模型,结合等效面电流理论解析永磁体磁场分布,并通过瞬态仿真验证了不同工况下的动态性能;构建TPMLSM等效电路模型及MATLAB/Simulink磁场定向控制系统,结果表明:TPMLSM空载定位力、推力输出满足负载需求,且动态响应特性良好。可为往复泵直驱系统集成设计提供理论参考。 展开更多
关键词 永磁直线同步电机 电磁直驱泵 电机设计 污水处理 给排水工程
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虚拟惯量控制对直驱风电机组载荷影响的分析及评估 被引量:5
8
作者 杨超 李东翰 +3 位作者 雷显帅 李辉 李海啸 刘静 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期258-266,共9页
针对虚拟惯量控制诱发风电机组机械载荷的问题,开展虚拟惯量控制对采用直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的风电机组载荷影响的理论分析和仿真评估研究。从叶片、塔筒等机械结构低阶模态出发,建立虚拟惯量控制下D-PMSG线性化多体动力学模型,... 针对虚拟惯量控制诱发风电机组机械载荷的问题,开展虚拟惯量控制对采用直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的风电机组载荷影响的理论分析和仿真评估研究。从叶片、塔筒等机械结构低阶模态出发,建立虚拟惯量控制下D-PMSG线性化多体动力学模型,并通过线性化多体动力学模型分析虚拟惯量控制对机组载荷的影响机理。采用软件联合建模方法,构建涵盖永磁同步电机及其控制、电网、机械和气动特性等的D-PMSG非线性机电耦合模型。依据冲击载荷最大值、最大变化幅度百分比及等值疲劳载荷等指标,通过所建立的非线性机电耦合模型仿真分析并量化评估虚拟惯量控制对机组冲击载荷和动态疲劳载荷的影响。结果表明,D-PMSG附加虚拟惯量控制后,电网侧频率突变会使得传动轴和塔底侧向出现显著冲击载荷,且其随虚拟惯量时间常数增大而增大,在湍流风运行工况下机组传动轴和塔底侧向等值疲劳载荷较无附加虚拟惯量控制均有所减小。 展开更多
关键词 风力发电 直驱永磁同步发电机 虚拟惯量控制 机械载荷
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基于自适应陷波器的构网型直驱永磁风机SSO抑制策略研究 被引量:2
9
作者 孙东阳 焦英姿 +2 位作者 孟繁易 王帅 孙力 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期82-96,共15页
电网发生次同步振荡(SSO)时,会对构网型直驱永磁风力发电机(D-PMSG)网侧变流器的控制性能造成不利影响,进而威胁到整个系统的稳定性。为了解决这一问题,提出一种基于自适应陷波器(ANF)的SSO抑制策略。首先,深入分析SSO对基于虚拟同步机... 电网发生次同步振荡(SSO)时,会对构网型直驱永磁风力发电机(D-PMSG)网侧变流器的控制性能造成不利影响,进而威胁到整个系统的稳定性。为了解决这一问题,提出一种基于自适应陷波器(ANF)的SSO抑制策略。首先,深入分析SSO对基于虚拟同步机的构网型D-PMSG网侧控制的影响机理,明确扰动在系统中的传播路径,并研究SSO特性变化对陷波器抑制功能的影响。随后,针对固定参数陷波器在面对SSO频率时变特性时的局限性,研究一种基于改进快速傅里叶变换的SSO参数辨识算法,以实现对SSO频率的实时追踪。在此基础上,设计一种根据参数辨识结果动态更新ANF中心频率的策略,并确定ANF在控制系统中的最佳介入位置,以优化抑制效果。最后,通过搭建仿真模型及实验平台,分析验证所提控制策略对SSO的抑制效果。 展开更多
关键词 直驱永磁风力发电机 构网型变流器 虚拟同步机 次同步振荡 快速傅里叶变换 自适应陷波器
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考虑频率耦合特性的D-PMSG复数域阻抗建模及其特征分析 被引量:2
10
作者 苏晨博 刘崇茹 +2 位作者 王瑾媛 郝琪 董浩云 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期118-128,共11页
阻抗分析法因其简单有效被广泛用于含电力电子变换器的互联系统稳定性研究。然而,采用传统方法对频域序阻抗建模时,需通过非线性变换(Park变换及其反变换)进行坐标系转换,这会导致不同周期分量的卷积运算及相应的频移,其过程较为烦琐。... 阻抗分析法因其简单有效被广泛用于含电力电子变换器的互联系统稳定性研究。然而,采用传统方法对频域序阻抗建模时,需通过非线性变换(Park变换及其反变换)进行坐标系转换,这会导致不同周期分量的卷积运算及相应的频移,其过程较为烦琐。针对上述问题,基于复向量时域微分算子,提出了永磁直驱同步发电机(D-PMSG)等效阻抗建模方法。该方法在时域周期系统稳定运行轨迹的邻域内直接进行小信号线性化,并采用指数旋转因子灵活反映系统受扰后的时变特性,结合时域微分算子等效表征互联系统控制环节的动态特性,避免了频域阻抗建模时坐标系的反复变换,大幅降低了解析建模的复杂度。此外,所提方法能够更加清晰地阐释互联系统受到扰动时D-PMSG并网逆变器产生频率耦合现象的物理意义;同时,能够说明基频电压初始相位对耦合分量相频特性的影响。最后,利用仿真验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 复向量 阻抗建模 永磁直驱同步发电机(D-PMSG) 频率耦合 系统稳定性分析
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基于VMD的风机次同步振荡模态辨识方法研究
11
作者 张彬彬 李聪 +2 位作者 陈超波 王坤 李继超 《电子测量技术》 北大核心 2024年第14期186-194,共9页
针对变分模态分解算法在对风电并网过程中产生的次同步振荡信号进行分解时受噪声干扰、关键参数难以确定,导致的辨识精度不足问题,本文提出一种基于小波阈值去噪(WTD)和遗传算法(GA)优化变分模态分解(VMD)的信号分解算法,结合自回归滑... 针对变分模态分解算法在对风电并网过程中产生的次同步振荡信号进行分解时受噪声干扰、关键参数难以确定,导致的辨识精度不足问题,本文提出一种基于小波阈值去噪(WTD)和遗传算法(GA)优化变分模态分解(VMD)的信号分解算法,结合自回归滑动模型(ARMA)的次同步振荡模态辨识方法。首先,采用小波阈值对风电机组输出的有功功率进行去噪处理;其次,使用VMD对去噪后的信号进行分解,得到K个本征模态分量,为得到最优VMD分解效果,采用自适应遗传算法对惩罚因子α及模态分解层数K进行优化;最后,将信号重构并建立ARMA模型,直接辨识出次同步振荡信号的频率和阻尼比。通过仿真实验平台搭建直驱风电机组并网模型,采集次同步振荡信号进行模态辨识。仿真结果表明,与其他辨识算法相对比,所提出的基于VMD的方法具有更好的可行性和优越性。 展开更多
关键词 直驱风电机组 次同步振荡 变分模态分解 参数辨识
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基于储能和无功优化的直驱机组海上风电场低电压穿越策略 被引量:15
12
作者 黄肖琪 周羽生 +2 位作者 周文晴 杨航 刘应杰 《电测与仪表》 北大核心 2024年第7期57-64,共8页
针对直驱永磁机组海上风电场中的低电压穿越问题,提出了一种基于储能和无功优化的控制方案。采用锂电池作为分散式储能设备,吸收故障时刻直流母线上的多余功率,抑制电网故障时机组直流侧电压上升。同时根据各台机组的不同运行状况分配... 针对直驱永磁机组海上风电场中的低电压穿越问题,提出了一种基于储能和无功优化的控制方案。采用锂电池作为分散式储能设备,吸收故障时刻直流母线上的多余功率,抑制电网故障时机组直流侧电压上升。同时根据各台机组的不同运行状况分配不同的无功指令,选取网侧变流器输出的有功功率、直流母线电压、机端电压作为评价指标,依据评价指标结果对风电场中各台风电机组低电压穿越能力进行评估,优化控制各台机组的无功出力,从而有效提高整个风电场的无功输出能力。以某海上风电场为例进行仿真分析,仿真结果表明了该方案能显著提高风电场低电压穿越能力。 展开更多
关键词 锂电池储能 海上风电场 低电压穿越 永磁直驱同步发电机 无功优化
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直流受端馈入站与近区风电场系统振荡特性分析 被引量:4
13
作者 孙康怡 李大虎 +3 位作者 姚伟 周泓宇 林思齐 文劲宇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2685-2698,I0014,共15页
随着高压直流输电工程的不断投产,以及风电项目的增多,越来越多的风电场出现在电网换相换流器高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)受端换流站近区,两者构成的系统存在振荡风险。为此,... 随着高压直流输电工程的不断投产,以及风电项目的增多,越来越多的风电场出现在电网换相换流器高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)受端换流站近区,两者构成的系统存在振荡风险。为此,该文针对直流受端馈入站与近区风电场系统的振荡特性展开研究。首先,建立并验证系统的状态空间模型,基于该模型计算出系统特征值,确定LCC-HVDC与风电场共同参与的振荡主导模式并进行参与因子分析。进一步地,通过对比是否接入LCC-HVDC的主导模式,得到LCC-HVDC的接入会削弱系统阻尼的结论。最后,从系统额定容量、交流系统短路比、风电场并网线路长度等方面探究系统稳定性的影响因素,并分析系统的不同短路比、潮流比对风机网侧换流器(grid-side converter,GSC)外环控制和换流站定电流控制器性能的影响。 展开更多
关键词 直驱风电场 电网换相换流器高压直流输电 直流馈入站 耦合振荡 小信号分析 参与因子分析
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含UDE附加阻尼支路的构网型直驱永磁同步风电机组次同步振荡抑制策略 被引量:7
14
作者 陈建 任永峰 +2 位作者 孟庆天 薛宇 何晋伟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1985-2000,共16页
针对构网型直驱永磁同步风电机组在弱电网下的次同步振荡问题,该文提出了基于不确定性和扰动估计器(UDE)的附加阻尼支路振荡抑制策略。首先,网侧变流器采用虚拟同步机(VSG)技术,并基于谐波线性化理论建立了网侧变流器序阻抗模型;其次,... 针对构网型直驱永磁同步风电机组在弱电网下的次同步振荡问题,该文提出了基于不确定性和扰动估计器(UDE)的附加阻尼支路振荡抑制策略。首先,网侧变流器采用虚拟同步机(VSG)技术,并基于谐波线性化理论建立了网侧变流器序阻抗模型;其次,深入分析引入电压电流双闭环控制对弱电网下构网型直驱永磁同步风电机组产生次同步振荡的影响特性,提出了电流环引入UDE附加阻尼支路的振荡抑制策略,并基于UDE的附加阻尼控制采用滤波带宽思想对系统扰动进行估计,通过动态电压补偿方式实现阻尼支撑,可有效抑制次同步振荡,提升系统鲁棒性;最后,通过时域仿真验证了所提振荡抑制方法的有效性。 展开更多
关键词 直驱永磁同步风电机组 次同步振荡 虚拟同步发电机 不确定性和扰动估计器 附加阻尼
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集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率永磁电机性能影响
15
作者 孙少男 李岩 +1 位作者 张炳义 冯桂宏 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期11-24,共14页
针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了... 针对集中绕组模块组合式定子结构对低速大功率直驱永磁同步电机性能的影响进行研究。首先介绍了模块化定子的分块规则和分块数。基于绕组函数法推导了单个定子单元模块在不同拆分方式下的绕组函数和电感表达式。基于有限元仿真先分析了仅绕组分块对电机性能影响;然后分析了冲片和绕组都分块对电机性能影响。通过对比空载和负载性能,总结出各种定子模块化拆分方案的优缺点,为大功率低速直驱永磁同步电机的模块化设计与制造建立了基础。 展开更多
关键词 集中绕组 模块组合式定子 低速大功率 绕组函数 直驱永磁同步电机
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面向海上风电仿真的永磁同步发电机电磁暂态等效建模方法 被引量:4
16
作者 刘逸凡 邹明 +4 位作者 王焱 冯谟可 许建中 贾秀芳 赵成勇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2400-2411,共12页
海上风电的建模与仿真是构建新能源为主体的新型电力系统的关键支撑技术。永磁同步发电机(PMSG)作为直驱或半直驱机型的核心元件,现有模型存在一定的局限性:商业软件提供的灰箱模型无法得知建模原理,开放程度不够,限制了风电机组应用高... 海上风电的建模与仿真是构建新能源为主体的新型电力系统的关键支撑技术。永磁同步发电机(PMSG)作为直驱或半直驱机型的核心元件,现有模型存在一定的局限性:商业软件提供的灰箱模型无法得知建模原理,开放程度不够,限制了风电机组应用高效电磁暂态建模算法与并行加速算法;目前常用的PMSG建模方法无法生成接口与外电路连接;PMSG是同步发电机的一种,而同步发电机有不同阶数的数学模型,现有模型不便更改。针对上述问题,该文提出阶数可选的PMSG电磁暂态等效建模方法。首先对发电机电压、磁链方程进行离散化;然后通过单步长延时消除代数环,重构PMSG模型,推导得到其诺顿等效电路并构建模型整体仿真框架;最后,在RTDS仿真平台中进行仿真分析。结果表明四阶、二阶模型在场站级仿真具有适用性,而六阶模型实现了对基准模型的多工况高度拟合,平均相对误差小于4%,能够同时满足场站级与机组内部各仿真需求。 展开更多
关键词 海上风电直驱或半直驱机型 永磁同步发电机 等效建模 阶数可选模型
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复杂工况条件下刮板输送机永磁半直驱系统机电耦合特性研究 被引量:1
17
作者 崔红伟 苏兴涛 +5 位作者 师理智 廉自生 曹保林 冯浩帅 刘志 郝斌 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2538-2551,共14页
提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型,完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种... 提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型,完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种工况进行仿真分析,得到各工况下永磁电机的输出特性和刮板输送机的动力学特性。研究结果表明:永磁半直驱系统能够实现低速大扭矩的快速输出,转速输出波动小,转矩输出具有良好的跟随性;永磁半直驱系统具有良好的启动性能和传动平稳性。刮板输送机机头转速、链环速度、链条张力在链轮多边形效应影响下呈周期性波动,受多边形效应影响链环在啮合过程中发生滑移,使得接触力呈波动变化,负载转矩和链条张力的波动随负载增大而加剧,随链轮转速增大而增大。 展开更多
关键词 刮板输送机 永磁同步电机 半直驱系统 机电耦合 动力学特性
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直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析 被引量:322
18
作者 谢小荣 刘华坤 +2 位作者 贺静波 张传宇 乔元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2366-2372,共7页
近年来,国内许多地区的直驱风机风电场在附近电网没有串补的情况下出现了持续的次同步频率范围的功率振荡。为深入研究该问题,该文建立典型直驱风机风电场接入交流电网的等值系统模型,通过电磁暂态仿真、阻抗模型和小信号分析研究次同... 近年来,国内许多地区的直驱风机风电场在附近电网没有串补的情况下出现了持续的次同步频率范围的功率振荡。为深入研究该问题,该文建立典型直驱风机风电场接入交流电网的等值系统模型,通过电磁暂态仿真、阻抗模型和小信号分析研究次同步振荡产生的机理;分析接入交流电网强弱、风机出力、并网风机台数、风机控制参数及动态无功补偿设备对振荡特性的影响;结果表明,多台直驱风机通过弱交流系统并网时会出现次同步振荡模态,直驱风机在该振荡模态频率上表现为"具有小值负电阻的容性阻抗",与交流电网的电感构成谐振回路,并因负电阻效应而导致危险的功率振荡现象。最后,讨论了这种次同步振荡问题的潜在危害及其防范措施。 展开更多
关键词 直驱风机 弱交流系统 次同步振荡 阻抗模型 小信号分析
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并联背靠背PWM变流器在直驱型风力发电系统的应用 被引量:85
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作者 李建林 高志刚 +2 位作者 胡书举 付勋波 许洪华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期59-62,共4页
直驱型风力发电系统需要全功率变流器,在现有器件功率水平以及开关频率等诸多因素制约下,变流器直接并联的方式具备结构简单、模块化设计、易扩展的优点。文中通过有效的控制,使并联运行达到了大电流输入的要求,并将基于载波相移技术的... 直驱型风力发电系统需要全功率变流器,在现有器件功率水平以及开关频率等诸多因素制约下,变流器直接并联的方式具备结构简单、模块化设计、易扩展的优点。文中通过有效的控制,使并联运行达到了大电流输入的要求,并将基于载波相移技术的背靠背脉宽调制(PWM)变流器应用在直驱型风力发电系统中,开关频率仅为1 kHz。实验表明,在提高等效开关频率、改善输出电流波形的同时不会带来环流问题,这在风电系统的全功率变流器中具有重要意义。 展开更多
关键词 直驱型风力发电系统 背靠背PWM变流器 并联运行 载波相移 永磁同步发电机
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直驱型多相永磁同步电机转矩脉动及损耗特性 被引量:22
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作者 方程 许海平 +2 位作者 薛劭申 黄钦鹏 薛山 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期149-159,共11页
与普通三相电机相比,直驱型多相永磁同步电机具有相数多、极槽匹配与绕组排布多样、中性点连接与PWM控制方式多样等特点,这使得电机绕组电流与磁场谐波含量极为复杂,电机性能也具有一定的特殊性。因此,有必要对其主要性能进行细致的研究... 与普通三相电机相比,直驱型多相永磁同步电机具有相数多、极槽匹配与绕组排布多样、中性点连接与PWM控制方式多样等特点,这使得电机绕组电流与磁场谐波含量极为复杂,电机性能也具有一定的特殊性。因此,有必要对其主要性能进行细致的研究:本文分析了电机转矩脉动及损耗与谐波磁场的关系;采用有限元软件Ansoft对目标电机进行建模,研究了直驱型多相永磁同步电机特有因素(相数与供电方式、中性点接法、极槽匹配与绕组排布)对电机转矩脉动及损耗的影响。研究结果表明,增加电机的相数和极槽数、合理的选择中性点连接方式,可以有效地减少电机磁场谐波含量,降低电机的转矩脉动及损耗。 展开更多
关键词 直驱型多相永磁同步电机 极槽配合 中性点 PWM 磁场 转矩脉动 损耗
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