林友杰[1]2002年在《无刷双馈电机及其智能控制》文中提出无刷双馈电机是一种结构简单、坚固可靠、异同步通用的电机，可在无刷情况下实现双馈。它具有功率因数可调、高效率的特点，可应用于调速系统和变速恒频恒压发电系统中。 本文以笼型转子型式的无刷双馈电机为对象，对无刷双馈电机的运行原理、设计理论和控制方法等方面进行了深入的研究，最后研究了智能控制在无刷双馈电机上的应用。主要包括以下几方面： 1．介绍了无刷双馈电机、调速系统发展概况和国内外研究现状。 2．研究了无刷双馈电机的原型及发展，基本结构和运行原理。建立无刷双馈电机的稳态方程，推导出其功率和转矩平衡方程式，探讨了无刷双馈电机的特性。 3．在运行原理和特性分析的基础上研究了无刷双馈电机的设计特点，确立无刷双馈电机的设计原则，编制无刷双馈电机的电磁设计程序，据此研制了无刷双馈电机样机。并进行了样机试验。 4．对无刷双馈电机的数学模型进行了推导，建立了无刷双馈电机的网路模型、转子速模型、同步速模型。构建了无刷双馈电机的Simulink仿真模型。并对其进行仿真分析。 5．在比较无刷双馈电机传统控制策略后，提出适于无刷双馈电机的智能控制方法。建立了功率因数模糊控制系统。 本文所完成的工作，对于无刷双馈电机的设计、建模和控制有较好的现实意义，为无刷双馈电机的进一步的实用化奠定了基础。
王毅[2]2004年在《变速恒频恒压无刷双馈电机风力发电系统的研究》文中进行了进一步梳理在能源消耗日益增长、环境污染日渐严重的今天，在当今对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为世界各国普遍重视的能源，风力发电技术也成为各国学者竞相研究的热点。而其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的重视。 无刷双馈电机是一种结构简单、坚固可靠、异同步通用的电机，可在无刷情况下实现双馈。它具有功率因数可调、高效率的特点，比较适用于变速恒频恒压发电系统中。 本文在传统风力发电的基础上，致力于研究变速恒频风力发电技术，以作为变速恒频风力发电机用的笼型转子型式的无刷双馈电机为主要研究对象，进行了深入的研究，主要包括以下几方面： 1．对国内外风力发电研究现状作了较为全面的综述，介绍了无刷双馈电机发展概况和国内外研究现状。 2．研究了无刷双馈电机的原型及发展，基本结构和运行原理，电磁设计特点。解释了将无刷双馈电机应用于变速恒频风力发电的可行性和优越性。探讨了无刷双馈电机的特性。 3．首次推导了适用于变速恒频风力发电无刷双馈电机的功率控制数学模型提出无刷双馈电机变速恒频风力发电系统的功率控制策略。通过仿真分析验证了模型和控制策略的正确性。 4．研究了无刷双馈电机作变速恒频风力发电机运行时的定子功率绕组磁链定向矢量控制策略。 5．在总结无刷双馈电机传统各种控制策略的基础上，探讨了智能控制在无刷双馈电机的应用。通过仿真分析验证了模糊功率因数控制策略的正确性。
黄永民[3]2008年在《无刷双馈电机直接转矩控制研究及应用》文中研究表明无刷双馈电机是一种新型电机,可以实现异步、同步、双馈等多种运行方式。它既可以作为电动机运行于交流调速系统中,也可作为发电机运行于变速恒频恒压发电系统中,由于该种电机具有变频器(励磁装置)容量小,功率因数可控,四象限无级调速,无刷化运行等特点,因而在风机和泵类机械的节能调速系统及变速恒频的水力和风力发电系统中具有广阔的应用前景。根据转子结构的不同,无刷双馈电机主要分为磁阻式和鼠笼式两种类型,本文以无刷双馈磁阻电机(BDFRM)为主要研究对象。论文从无刷双馈电机的气隙磁场出发,系统地分析了无刷双馈电机的运行原理和定转子基本结构,并推导了电机在转子速d-q-0旋转坐标系下的动态方程,利用该动态方程又分别研究了电机在同步、异步和双馈状态下的动态特性。基于仿真结果的分析表明,该种电机在叁种运行方式下均具有优良的特性。借助MATLAB/SimuLink工具,本文搭建了电机的常规直接转矩控制(DTC)模型,并深入分析了此种控制策略的优缺点,相关的仿真试验给出了与理论分析一致的仿真结果,从而证明了模型的正确性。针对常规直接转矩控制的缺点,本文提出利用智能控制的方法来改善转矩、磁链的滞环控制,从而达到提高电机的动态性能。论文首先利用模糊控制建立电机的逆变器开关表;然后针对模糊隶属函数的参数和模糊规则表利用遗传算法进行优化。遗传算法是一种优良的智能算法,在函数优化方面具有其他算法无可比拟的优点,但其本身也存在着不足,例如:早熟现象,局部搜速效率低等,在深入分析其缺陷的的基础上,本文提出了混沌免疫遗传算法。利用免疫算法的浓度调节机制改善遗传算法的早熟现象;利用混沌算法的随机性、遍历性和规律性提高遗传算法的局部搜索能力,以使其更快的收敛到最优点。最后,论文搭建了无刷双馈电机的智能控制仿真模型,利用仿真模型验证了上述算法的有效性和对电机性能的极大改善。本文的最后介绍了无刷双馈电机在风力发电方面的应用,相信论文所完成的工作,对直接转矩控制策略在风电方面的实用化具有重要的参考价值。
黄守道[4]2005年在《无刷双馈电机的控制方法研究》文中研究说明无刷双馈电机是一种新型电机,可以实现异步、同步、双馈等多种运行方式。它既可作为电动机运行用于交流调速传动系统,也可作发电机运行用于变速恒频恒压发电系统,具有变频器(励磁装置)容量小,独立调节有功功率和无功功率,控制功率因数,实现四象限无级调速,无刷化运行等特点,在风机和泵类机械的节能调速系统及变速恒频的水力和风力发电系统中具有广阔的应用前景。本文对无刷双馈电机的运行原理及运行特性进行了系统地分析,深入研究了其控制原理和控制方法,主要工作内容包括: 从无刷双馈电机的气隙磁场出发,系统地分析了无刷双馈电机运行原理、定转子基本结构,推导了稳态等效电路和稳态方程讨论了稳态性能特性。 针对无刷双馈电机能量双向流动的要求,研究了PWM整流器的控制方法,并设计出实验用的双PWM变频器装置。详细地分析了叁相电压型PWM整流器的基本原理及其数学模型,在矢量解耦控制策略基础上引入了负载电流的前馈控制。通过仿真和实验证明所设计的PWM整流器具有谐波含量低、动态响应能力好,可以实现单位功率因数可控制和无刷双馈电机系统能量的双向流动。 介绍了无刷双馈电机的网路模型、转子速模型,推导和建立了双同步模型等数学模型进行推导。本文在转子速模型的基础上,重点推导和建立了无刷双馈电机的双同步速数学模型。该模型将无刷双馈电机分解为控制绕组与功率绕组两个坐标子系统,在各自系统中定、转子各变量转变为直流量,可以直接通过控制绕组电压对电机转速、转矩、功率等实现控制,给无刷双馈电机的控制策略和控制方法的实现提供理论基础。 对无刷双馈电机的异步运行、同步运行、双馈运行和故障状态运行等运行模式的运行性能进行了数字仿真研究,仿真结果表明:在满足励磁的情况下,电机的转速只与控制侧的频率有关;流过控制绕组的电能只占系统能量的一小部分,有效的降低了变频器的容量;同步运行和双馈运行模式是无刷双馈电机的较理想的运行模式,在双馈运行模式下,电机表现出类似同步电机的特性;在变频器发生严重故障的情况下,电机仍可作为一般的感应电机使用,实现了电机的通用化和无刷化。 对无刷双馈电机的转子磁场定向控制系统进行了研究。本文把功率绕组和控制绕组分别建立在各自的同步坐标上,分别进行磁场定向,简化了数学模型。在此基础上提出一种基于双同步坐标模型的转子磁场定向控制策略,实现了电机的动态转矩控制。仿真和实验结果表明,该控制原理和方法比较适合无刷双馈电机
周欣欣[5]2006年在《无刷双馈电机及异步电动机的直接转矩控制系统转矩脉动最小化研究》文中提出直接转矩控制(Direct Torque Control，简称DTC)是一种高效的交流调速技术，具有优良的调速性能和快速性，但是存在着转矩脉动比较大的问题；如何有效地减小转矩脉动，成为国内外学者近年来致力解决的问题。无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machine，简称BDFM)是一种结构简单、坚固可靠、同异步通用的电机。无刷双馈电机和普通感应电机相比，可以大大降低变频器的容量；和普通的双馈电机相比，省去了电刷和滑环，提高了系统的可靠性，因此它特别适用于大容量交流变速传动系统和变速恒频恒压的风力、水力发电系统。研究该电机的控制方法，促使它尽快进入实用阶段具有重要意义。而将直接转矩控制技术用于无刷双馈电机的控制后，转矩脉动大这一问题更加突出。 本文针对直接转矩控制系统的转矩脉动问题，进行了深入地研究，主要分析研究了两种减小DTC系统转矩脉动的技术——模糊控制技术和离散电压矢量调制技术。本文首先分别介绍了模糊控制技术和离散电压调制技术的理论基础，深入研究了无刷双馈电机DTC系统的工作原理；在MATLAB环境下分别建立了无刷双馈电机的基于模糊和基于离散电压矢量调制的DTC仿真系统；最后与传统的无
金镭[6]2007年在《基于等效旋转控制绕组的无刷双馈电机控制策略研究》文中研究说明无刷双馈电机是一种新型电机，其不但具有简单、可靠和坚固等特点，还可以运行在异步、同步和双馈状态下。与使用传统交流电机的调速系统相比，只需通过定子控制绕组提供转差功率，仅占整个系统功率的一小部分。因此，它在风机、泵类的变频调速控制系统和风电、水电的变速恒频控制系统中，有着广泛的应用前景。本文的主要工作包括无刷双馈电机的理论分析、系统仿真和实验研究，具体分为以下内容：首先，通过对无刷双馈电机的结构特点、运行方式和机电能量转换过程的描述，分析了无刷双馈电机的基本原理。根据电机转子的磁场调制作用，分析了气隙中有效磁场的产生过程，解释了无刷双馈电机产生机电能量转换的机理。其次，在磁场调制理论的基础上并结合前人的研究成果，得到利用等效旋转控制绕组的方法建立的无刷双馈电机数学模型。基于这种数学模型，利用MATLAB／SIMULINK软件搭建了无刷双馈电机的仿真模型，并对电机的起动、稳态运行(异步、同步和双馈运行)等状态下的动态特性进行了仿真研究。再次，研究了无刷双馈电机的控制方法。在等效旋转控制绕组数学模型的基础上，引入了绕线转子感应电机的磁场定向控制策略，只需通过调节无刷双馈电机控制绕组电流的幅值、相位和频率就可以实现对速度的有效控制，提高了电机的响应速度。在此基础上，又对智能控制进行了初步的研究，采用了模糊PID控制方法，增强了电机的动态性能。通过仿真分析证明了上述方法的正确性。最后，进行了无刷双馈电机实验系统硬件和软件的部分设计工作，对基于等效旋转控制绕组数学模型的无刷双馈电机的变频调速控制系统进行了实验研究。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性。
王昌盛[7]2006年在《无刷双馈电机变频调速系统研究》文中提出无刷双馈电机是近年来发展起来的一种新型电机,它的转子上无任何滑动触点,除了坚固可靠外,该类电机的另一个特点是兼有笼型、绕线式感应电机和电励磁同步电机的共同优点。它既可作为交流调速电机,又可作为变速恒频发电机,同时,作为一种性能优良的新型电机,它在变频调速时所需要的变频器容量小,功率因数可调节,转差功率可反馈到电网。因此它越来越受到研究者的关注。本文从无刷双馈电机的发展历史出发,在分析无刷双馈电机的结构、运行原理以及调速方法的基础上,对无刷双馈电机的数学模型、参数计算方法进行了详细的推导,根据其双轴数学模型用MATLAB/Simulink进行了电机的开环运行特性仿真。在此基础上,根据无刷双馈电机的特点,通过对商用变频器外置一个控制接口来调节无刷双馈电机的转速及功率因数,给出了外置控制接口的系统框图、硬件结构图以及软件设计方法,最后以一台2+1极绕线型无刷双馈电机进行了不同运行模式下的实验,通过对实验结果的分析,验证了理论以及仿真分析的正确性,实现了理论与实际的结合。本文所做的工作,对于无刷双馈电机变频调速系统的发展具有现实意义,对无刷双馈电机的应用有一定的意义。
罗林[8]2010年在《基于无刷双馈电机的控制及其仿真研究》文中指出在各国面临着经济发展和环境保护双重的压力下,可再生能源的开发利用已经受到了各国的普遍重视,风力发电的技术也逐渐地成为了各国研究人员的研究热点,无刷双馈电机以其在风力发电等领域里有着其自身的优势,从而受到了各国学者的重视,无刷双馈电机(BDFM)是一种异步和同步通用的交流励磁电机,它的结构相对简单、牢固,而且可在无电刷的情况下实现双馈运行,可实现有功无功控制调节,很适合变速恒频(VSCF)风力发电。本文的研究对象为笼型转子的无刷双馈电机(BDFM),在传统的风力发电基础上,以变速恒频风力发电技术为核心,对无刷双馈电机作为发电机的风力发电系统进行了研究。首先,本文研究了无刷双馈电机的基本理论及其运行原理,并对其作为调速机的特性作了理论研究,最后还利用MATLAB对其调速特性进行了仿真研究,并研究了无刷双馈电机风力发电用的双PWM变频器原理,对于网侧本文采用了经坐标变换的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法来合成网侧叁相电压,控制方法为双闭环控制策略,即电压外环和电流内环控制,而电机侧采用滞环控制,最后我们对本文所述的双PWM进行了仿真研究,通过仿真验证了其控制策略的正确性,为我们研究无刷双馈电机的恒速恒频风力发电打下了基础。其次,研究分析了人工智能控制模糊控制基本原理,并分别对模糊控制器进行了研究,把模糊PI控制器应用在SVPWM变流器上进行了仿真研究,仿真结果证明了其性能的优越性。最后,总结前面各章节的原理和控制策略的基础上,建立了无刷双馈电机作为风力发电机的转子轴的矢量控制模型,对基于双PWM的变速恒频无刷双馈风力发电机进行了仿真,仿真结果实现了变速恒频(VSCF)的电压输出,验证了本文所述控制方法的正确性,建立了定子磁链定向的PI和模糊矢量空间控制并进行了仿真研究。
阚超豪, 鲍习昌, 王雪帆, 熊飞, 马伯[9]2018年在《无刷双馈电机的研究现状与最新进展》文中研究指明无刷双馈电机以其无滑环电刷、运行可靠、功率因数可调、变频器容量小等优点受到了广泛关注,学者们就其磁场调制机理、定转子结构、控制策略等进行了深入研究,结果表明,此类电机适用于变频调速和变速恒频等领域。该文分析了它们的磁场调制机理及工作特点,总结了一般定转子结构以及若干特殊结构,并对多种控制策略进行综述。另外,还讨论了无刷双馈电机在不同领域的研究和应用,总结并展望了相关理论与技术研究的发展方向。
邵宗凯[10]2010年在《无刷双馈电机建模及智能控制策略研究》文中研究表明无刷双馈电机(Brushless Doubly Fed Machine, BDFM)作为近年发展起来的一种新型电机,它由两套相互独立的定子功率绕组、定子控制绕组和特殊结构的转子绕组组成。当它作为电动机运行用于交流调速系统中,利用可逆变频器调节定子控制绕组的电源频率,实现对BDFM的转速控制。另一方面,BDFM也可作为发电机运行用于变速恒频恒压发电系统中。BDFM具有无电刷、集电环、结构简单、运行可靠、变频器容量小、功率因数可控制等优点。在节能水泵和风机调速系统中以及水力和风力发电领域具有广阔的应用前景。本论文研究的目的是针对BDFM在叁相静止坐标系下和二相旋转坐标系下的数学模型建立过程中的不确定性和模型表现出的非线性特性,提出智能控制策略在BDFM调速系统中的应用,以提高控制系统的鲁棒性和静动态特性。本论文研究的方法是在BDFM的结构分析、电磁关系分析和运行原理的深入理解的基础上,对BDFM模型建立方法、电机参数辨识方法和智能控制方法进行理论研究。由于BDFM的模型建立的不确定性和部分电机参数的时变性,为了得到较好的BDFM调速系统的控制特性,一些智能控制算法,如模糊控制、神经网络控制、滑模变结构控制、预测控制和支持向量机等,通过计算机仿真进行应用研究。本论文各章的研究工作概述如下：第1章介绍了BDFM的发展现状、构成、运行原理和应用前景,综述了BDFM建模、电机参数计算方法和控制策略的研究现状,指出了无刷双馈电机设计和运行中存在的不足和问题,明确本学位论文的研究目的、意义和内容。第2章介绍了BDFM定子功率绕组和控制绕组以及转子绕组的电感计算方法,针对难于测量的转子参数和转子磁链等信息,主要研究利用神经网络模型来进行电机参数辨识。首先对神经网络参数辨识问题的基本理论进行了介绍,指出了神经网络技术已经成为系统辨识的一种新方法。提出了基于系统的数学模型来构造神经网络的方法,以及将网络权值或网络模型输出作为待辨识参数作的思想。在BDFM调速系统实际应用中,给出了利用电机参数辨识的数学模型来构造神经网络,并进行仿真实验验证,结果表明了该方法的有效性。第3章基于BDFM的理想化物理模型和假设,根据BDFM的电磁关系,建立了叁相静止坐标系下的数学模型,并利用坐标变换理论建立了BDFM的叁相转子速dq坐标系下的数学模型和双同步速坐标下的数学模型。基于双同步速数学模型,推导出转子磁场定向控制方程,实现电机的动态转矩控制,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该控制策略适用于BDFM调速系统的控制,可达到与感应电机的转子磁场定向控制的效果,具有较好的动态特性。第4章针对BDFM建模过程的不确定性和模型的非线性特性,为了提高BDFM调速系统的控制特性,应用了模糊自适应滑模变结构非线性控制算法控制BDFM的转速,并用MATLAB/SIMULINK工具和软件进行了仿真实验研究。引入模糊自适应和遗传算法控制算法,实现滑模切换控制中的切换速率和滑模等效控制中的反馈增益的自适应调节,减弱了滑模变结构系统引起的抖振影响,并维持了BDFM运行过程的稳定性和动态性能。仿真实验结果表明,应用的控制算法既保持了滑模变结构控制的鲁棒性,又具有响应速度快、无超调、无静态误差等优点。第5章应用基于径向基(RBF)神经网络模糊预测控制算法进行了BDFM调速控制的仿真实验研究。利用RBF神经网络进行了BDFM模型的辨识,并采用模糊自适应的多步推理和性能测量方法计算性能评价指标,用模糊预测控制算法实施BDFM的速度控制。因为通过对未来系统输出量的预测能达到对复杂过程的有效控制,所以,对BDFM这样的非线性被控对象能获得较好的控制效果。应用MATLAB/SIMULINK软件的仿真实验结果表明,应用的控制方法能有效地实现BDFM非线性系统的优化控制。第6章将机器学习领域的支持向量机(SVM)引入BDFM的建模与控制研究中,探讨了基于SVM的建模方法在BDFM建模和控制中的应用。通过支持向量机与模糊控制技术相结合,设计的基于支持向量机的模糊推理控制器,实现了BDFM调速系统具有良好的动态响应特性。设计的SVM辨识器,能够精确的描述BDFM调速系统中转速与转矩、磁链等参数之间的非线性关系。仿真实验结果表明,应用的控制方法能有效地实现BDFM非线性系统的实时控制。第7章是对本学位论文的总结,总结本学位论文的工作取得的进展和成绩以及不足之处,并指出今后有待进一步研究的工作点、方向以及要解决的问题。
参考文献：
[1]. 无刷双馈电机及其智能控制[D]. 林友杰. 湖南大学. 2002
[2]. 变速恒频恒压无刷双馈电机风力发电系统的研究[D]. 王毅. 湖南大学. 2004
[3]. 无刷双馈电机直接转矩控制研究及应用[D]. 黄永民. 汕头大学. 2008
[4]. 无刷双馈电机的控制方法研究[D]. 黄守道. 湖南大学. 2005
[5]. 无刷双馈电机及异步电动机的直接转矩控制系统转矩脉动最小化研究[D]. 周欣欣. 太原理工大学. 2006
[6]. 基于等效旋转控制绕组的无刷双馈电机控制策略研究[D]. 金镭. 沈阳工业大学. 2007
[7]. 无刷双馈电机变频调速系统研究[D]. 王昌盛. 华中科技大学. 2006
[8]. 基于无刷双馈电机的控制及其仿真研究[D]. 罗林. 内蒙古工业大学. 2010
[9]. 无刷双馈电机的研究现状与最新进展[J]. 阚超豪, 鲍习昌, 王雪帆, 熊飞, 马伯. 中国电机工程学报. 2018
[10]. 无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D]. 邵宗凯. 华中科技大学. 2010
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