合肥工業大學闞超豪團隊特稿:繞線轉子無刷雙饋電機多諧波聯合起動過程中磁動勢及性能分析

2021-01-21 電工技術學報
主要內容

多諧波聯合起動BDFM控制結構示意圖如圖1所示,定子上有兩套不同的繞組,控制繞組採用Y接法,功率繞組採用大小雙Y聯結法(Y3Y1/Y3聯結)。起動時,將控制繞組接線端短接,功率繞組大星Y3起動接線端接入電網,即同時閉合S0、S1。


閉合開關後接入工頻電源,電機開始起動和加速,當轉速上升到同步轉速附近時,將控制繞組接線端接入變頻器,同時將功率繞組上小星Y1運行接線端分別投入起動端所接入的電網中,即閉合S2,同時斷開S1,於是便完成起動過程,電機便開始進入雙饋運行狀態。


通過開關切換,無需變頻起動便使得電機由起動狀態進入到雙饋運行狀態,然後可通過變頻器調節fc,進而實現有效的變頻調速。


圖1  多諧波聯合起動BDFM控制示意圖


由於多諧波聯合起動BDFM定子繞組產生較大的磁動勢諧波成分(基波,主諧波和多個極對數副諧波),和常規電機的計算不同,這些諧波產生的作用不能當作漏抗處理,而把這些諧波對電機起動時產生的轉矩當作起動轉矩來計算。


由於其它各極對數磁動勢諧波產生的轉矩都是小到可以忽略不計,在不考慮其他各極對數諧波轉矩之間的相互影響,得出多諧波聯合起動時的轉矩特性,如圖2所示。


圖2 多諧波聯合起動時的轉矩特性


為了驗證多諧波聯合起動BDFM的優越性。分別對BDFM在不同起動方式下進行了仿真。圖3為不同起動方式下功率繞組的相電流仿真波形。圖3(a)為控制繞組短接,部分功率繞組勵磁的多諧波聯合起動方式;圖3(b)為控制繞組勵磁,功率繞組全部勵磁的雙饋起動方式;圖3(c)為控制繞組短接,功率繞組全部勵磁的異步起動方式。


圖3 不同起動方式下功率繞組的相電流仿真波形


從圖3中可以看出,與異步起動、雙饋起動相比,多諧波聯合起動大大降低了起動電流,而且在切換過程中,衝擊電流較小,進一步說明了採用多諧波聯合起動方式在保持較高起動轉矩的情況下,有效地抑制了樣機的起動電流,提高了樣機的起動性能。

相關焦點

  • 繞線轉子無刷雙饋電機多諧波聯合起動過程中磁動勢及性能的分析
    團隊介紹合肥工業大學闞超豪團隊目前以闞超豪副教授、程源副教授作為學術帶頭人的新型電機研究團隊,是一支以基礎研究為核心、應用研究為驅動的研究團隊。新型電機課題組長期從事新型特種電機研製、電機電器優化設計、電機電器故障診斷等方面的研究工作。主持國家自然科學基金項目2項,省自然科學基金面上項目2項、參與國家重點研發計劃項目1項、國家重大儀器專項1項。
  • 學術簡報︱起動性能優良的新型無刷雙饋電動機
    合肥工業大學電氣與自動化工程學院的研究人員闞超豪、胡楊、任泰安、鮑習昌、儲成龍,在2019年第23期《電工技術學報》上撰文(論文標題為「基於多諧波聯合起動方法的無刷雙饋電機起動性能研究」),針對無刷雙饋電機起動轉矩小、起動電流大這一不足,提出一種新型無刷雙饋電動機。
  • 哈爾濱理工大學戈寶軍團隊:無刷雙饋電機轉子偏心對氣隙磁場影響
    首先採用磁勢磁導法得到轉子偏心故障對氣隙磁場的影響,又建立了無刷雙饋電機轉子偏心場路耦合模型,對無刷雙饋電機轉子偏心故障下諧波含量進行了計算,得到偏心故障下氣隙磁場諧波的分布特點及變化規律,所分析結果為轉子偏心故障的檢測和診斷提供了相應的理論依據。
  • 東南大學程明團隊特稿:電機氣隙磁場調製行為及其轉矩分析
    團隊介紹程明,博士,東南大學首席教授、博士生導師,IEEE Fellow, IET Fellow。現任東南大學風力發電研究中心主任、東南大學先進電機與電力電子集成系統研究所所長、東南大學學術委員會委員、江蘇省新能源汽車電機及驅動系統工程實驗室主任。
  • 核電多相環形無刷勵磁機的轉子繞組短路故障特徵分析
    北京交通大學電氣工程學院、中廣核核電運營有限公司、電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室(清華大學電機系)的研究人員郝亮亮、李佳慧、段賢穩、郭立雄、孫宇光、桂林,在2020年第6期《電工技術學報》上撰文,通過理論分析正常運行及轉子繞組短路時核電多相環形無刷勵磁機的轉子繞組與定子繞組產生的磁動勢性質及其在氣隙磁場中的相互作用,得到了兩種運行情況下轉子電樞電流和定子勵磁電流的諧波特性
  • 電機導流系統中,繞線轉子與籠型轉子性能有哪些差異?
    轉子開路電壓與定轉子繞組匝數比存在嚴格的一一對應關係,故轉子開路電壓與設計不符的錯誤也常常稱之為匝比錯。 與籠型轉子不同的還有,籠型轉子的極數會按照定子的極數進行自動調整,而繞線轉子的極數則由轉子繞組各線圈的空間分布方式確定,不受定子極數的影響。
  • 繞線式異步電動機的起動方式
    而繞線式異步電動機是解決這個問題的好辦法,繞線轉子一般均Y形連接,三相繞組通過滑環與外電路連接。起動時,若轉子繞組直接短路,則與鼠籠型異步電動機一樣,起動電流很大,而起動轉矩不大,這就是繞線式電機的獨特之處。
  • 別中槍!若繞線轉子電機碳刷控制不當,可能會導致電機毀滅性的故障!
    碳刷是繞線轉子電機必需的、關鍵零部件之一,碳刷的材質非常重要,還有一個問題是碳刷與集電環的接觸面積控制了特別關鍵。Ms.參給各位導入一小段視頻內容,並與各位談談具體的要求。碳刷在電機中的作用就是改變電流方向分直流電機和交流電機,直流電機是來改變轉子的導電線圈,從而改變轉子磁極,進而改變電機的運動。碳刷是用於電機的換向器或滑環上,作為導出導入電流的滑動接觸體,它的導電,導熱以及潤滑性能良好,並具有一定的機械強度和換向性火花的本能。幾乎所有的有刷電機都使用碳刷,它是有刷電機的重要組成部件。
  • 無刷電機控制器的原理
    中小容量的無刷直流電動機的永磁體,現在多採用高磁能級的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。無刷直流電動機是採用半導體開關器件來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優點,廣泛應用於高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。
  • 三峽大學井立兵團隊特稿:磁力變速永磁無刷電機的解析計算與設計
    團隊介紹井立兵,工學博士(後),三峽大學電氣與新能源學院副教授,博士研究生導師,主要研究方向為磁力傳動裝置設計,新型特種電機研製和電機電磁場計算等。應用解析法對複合電機氣隙磁場進行計算,可以有效解決數值法計算複合電機模型時,在氣隙網格剖分和轉動位置上的缺陷,從而實現轉子的自由旋轉。論文方法及創新點圖1是Halbach陣列磁力變速永磁無刷複合電機結構模型。
  • 鼠籠式電機和繞線式電機的區別
    7、起動原理:1)減壓啟動;2)改變轉差率調速起動;繞線電機和鼠籠電機有什麼區別 ? 三相異步電動機由定子和轉子兩個基本部分組成.定子是電動機的固定部分,用於產生旋轉磁場,主要由定子鐵芯、定子繞組和基座等部件組成.
  • 無刷直流電機的結構與特性
    無刷直流電機的電機本體在結構上與看永磁同步電機類似,只是沒籠型繞組和它的啟動裝置。它的定子繞組可以是簡單的單相,也可以使三相以上的結構,電樞繞組的連接方式主要有星形和三角形連接兩種,電子換相電路一般有橋式和非橋式兩種,它們可以組成很多變化形式。下面就是最常見的兩兩三相星形六狀態永磁無刷直流電機的工作原理簡單分析。
  • 圖解無刷電機工作及控制原理
    不知道大家有沒有類似的經歷,把電機的三相線合在一起,用手去轉動電機會發現阻力非常大,這就是因為在轉動電機過程中產生了感生電動勢,從而產生電流,磁場中電流流過導體又會產生和轉動方向相反的力,大家就會感覺轉動有很大的阻力。不信可以試試。
  • 從轉子磁動勢角度淺談永磁電機極弧係數的選取
    設計合理的轉子結構不僅能夠有效提高電機轉矩密度、效率、溫升等方面的性能,還能夠提高材料利用率,降低生產成本。而永磁電機的極弧係數,更是轉子結構參數的重中之重,設計時需要重點考量。本文以表貼式永磁同步電機(SPMSM)為例,從轉子磁動勢的角度,對PMSM極弧係數的選取做一個簡要分析。
  • 詳解無刷電機工作及控制原理
    左手定則,這個是電機轉動受力分析的基礎,簡單說就是磁場中的載流導體,會受到力的作用。 讓磁感線穿過手掌正面,手指方向為電流方向,大拇指方向為產生磁力的方向,我相信喜歡玩模型的人都還有一定物理基礎的哈哈。 右手定則,這是產生感生電動勢的基礎,跟左手定則的相反,磁場中的導體因受到力的牽引切割磁感線產生電動勢。
  • 電機散熱系統中,定子與轉子氣隙對電機溫升有何影響?
    電機的定子與轉子氣隙是保證電機機械旋轉的要素之一,並決定著電機的部分性能參數,如起動電流及起動轉矩等;同時,電機運行過程中轉子發出的熱量也會通過定轉子氣隙在徑向或軸向傳導。
  • 無刷電機基礎知識
    3、由於換向器存在,限制了轉子慣量的進一步下降,影響了動態性能。所以在模界主要應用於速度較慢和對震動不敏感的車模、船模上面,航模很少採用有刷電機;二、無刷電機基礎無刷電機:不使用機械的電刷裝置,採用方波自控式永磁同步電機,以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉子的永磁材料,性能上相較一般的傳統直流電機有很大優勢。
  • 最全講解 | 無刷電機工作及控制原理
    不知道大家有沒有類似的經歷,把電機的三相線合在一起,用手去轉動電機會發現阻力非常大,這就是因為在轉動電機過程中產生了感生電動勢,從而產生電流,磁場中電流流過導體又會產生和轉動方向相反的力,大家就會感覺轉動有很大的阻力。不信可以試試。
  • 用於Quad-rotor飛行器的無刷直流電機驅動系統整體設計
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/163737.htm無刷直流電機是集交流電機和直流電機優點於一體的機電一體化產品,既具有交流電機結構簡單、運行可靠等優點,又具備直流電機運行效率高、調速性能好等特點。
  • 河海大學朱灑團隊特稿:調製電機中永磁體渦流損耗的快速計算方法
    團隊介紹朱灑,博士,河海大學能源與電氣學院講師,大全集團博士後,IEEE Member。主持國家自然科學青年基金1項、江蘇省自然科學青年基金1項、中國博士後基金面上項目1項、入選2019年江蘇省"雙創計劃"。發表SCI期刊論文11篇,申請發明專利5項、軟體著作權5項。