混合励磁电机励磁控制系统设计与开发文献综述

 2022-10-27 20:24:28
  1. 文献综述(或调研报告):

混合励磁电机与其他电机相比有如下特点:(1)电机中同时存在两个磁势源,两者的磁通路径相互耦合、相互影响,电磁参数关系复杂; (2)电机磁路中除传统电机的径向磁场外,多数还有轴向磁场;(3)设计的自由度大,励磁绕组可以放置在定子上,也可放置在转子上; 也可根据需要变化转子结构;(4) HEM电机和电励磁电机励磁电流控制的主要区别是前者的励磁电流为双向变化的,后者为单向变化,减小了电励磁部分的消耗功率,改善了控制特性。 正是具有如上的结构特点,HEM 电机工作可靠稳定,气隙磁密调节方便,能够提供比电励磁同步电机大的转矩密度和功率密度,因而特别适合输出电压要求稳定、调速范围大、转矩大、功率大的场合。混合励磁电机的开发将为节能电机和高性能电机的发展开辟一条新的途径。

混合励磁磁通切换电机拓扑结构的磁通调节理论和原理。将协同控制理论引入到水轮发电机励磁系统(HGES)和水轮发电机调速系统(HGRS)中,建立水轮发电机组的非线性数学解析模型。为了提高预测电磁性能的准确性,提出了一种考虑饱和的非线性磁网络模型,通过采用并联多片磁路来提高预测电磁性能的精度。 预测结果通过有限元分析得到证实,表明磁网模型可用于初步分析和设计阶段,具有可接受的精度。

混合励磁电机不仅存在电枢绕组,还有调节磁场的辅助电励磁绕组,与永磁电机相比,增加了一个可控励磁电流变量,在控制上,可以分别对电枢绕组电流和励磁绕组电流进行独立控制,也可以根据系统性能要求实现电枢电流和励磁电流的协调控制。因此,控制方法上更加灵活多样。目前对混合励磁电机控制技术的研究,主要集中在对转子永磁型混合励磁同步电机及其驱动控制系统的研究上。深入理解转子永磁型混合励磁同步电机的数学模型和控制方法,有助于研究和建立混合励磁电机驱动系统的一般控制规律。

由于电励磁绕组的存在,电机进行弱磁和增磁控制时,存在额外励磁损耗,在同一工作点,混合励磁电机的效率将低于同类型的永磁电机。因此,混合励磁电机的效率这里可以理解 为能量效率(如对于电动汽车,可对应为一次充电所能续行的里程),与永磁电机相比,混合励磁电机的高效率不是一个具体的工作点,应理解为一个高能量效率区域。为提高混合励磁电机的能量效率,一方面,可通过优化混合励磁电机的结构,提高电励磁的效率,减少励磁损耗,实现较小的电励磁获得较大的磁场调节能力;另一方面,通过驱动系统中励磁电流分配控制器的设计,通过电枢电流和励磁电流协调控制,实现驱动系统的在线效率优化,在宽调速范围内保持较高效率。

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