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基于无速度传感器的无刷双馈风力发电机直接转矩控制

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电工技术学报 2011年第12期26卷 20-27页

作者：张凤阁金石张武沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

根据风力机的功率输出特性,针对无刷双馈风力发电机,提出了一种基于直接转矩控制方法控制发电机转矩和功率因数来调节有功功率的最大功率跟踪方法。为了提高风电系统的可靠性,使系统更能适用于恶劣的风场环境,本文针对无刷双馈发电机复... 详细信息

根据风力机的功率输出特性,针对无刷双馈风力发电机,提出了一种基于直接转矩控制方法控制发电机转矩和功率因数来调节有功功率的最大功率跟踪方法。为了提高风电系统的可靠性,使系统更能适用于恶劣的风场环境,本文针对无刷双馈发电机复杂的内部磁场关系,设计了一种新型速度观测器,通过估算转子磁链同步旋转速度和转差速度来获得发电机转速。此外,还采用模型参考自适应辨识技术来设计控制绕组磁链观测器,以提高无刷双馈发电机在全速范围内磁链估计的准确性,进而改善直接转矩控制系统在控制绕组侧低频时的运行性能。仿真结果验证了所提出的新型转速估算方法的正确性和直接转矩控制方案的可行性。

关键词：风力发电无刷双馈发电机直接转矩控制转速观测控制绕组磁链最大功率跟踪

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变速恒频无刷双馈风力发电机的直接转矩控制

太阳能学报 2012年第3期33卷 419-424页

作者：张凤阁金石沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对变速恒频无刷双馈风力发电系统,分析无刷双馈发电机的最大吸收功率与转速之间的关系,提出采用直接转矩控制方法,通过控制发电机转矩和功率因数来调节其有功功率,进而实现最大风能捕获,提高发电效率。此外,还针对无刷双馈发电机内部... 详细信息

针对变速恒频无刷双馈风力发电系统,分析无刷双馈发电机的最大吸收功率与转速之间的关系,提出采用直接转矩控制方法,通过控制发电机转矩和功率因数来调节其有功功率,进而实现最大风能捕获,提高发电效率。此外,还针对无刷双馈发电机内部磁场关系复杂的特点,提出一种新型的速度观测方法,以两相静止坐标系作为参考坐标系,通过估算转子磁链同步旋转速度和转差速度来估测发电机转速,进而实现无速度传感器控制,以提高系统可靠性。由仿真结果可以看出,通过快速调节发电机转矩可以有效获得最大吸收功率,所设计的速度观测器也能快速准确地估算出发电机转速。

关键词：无刷双馈发电机直接转矩控制速度观测功率控制最大风能捕获变速恒频

不同转子结构无刷双馈电机稳态运行特性的对比实验研究

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中国电机工程学报 2002年第4期22卷 52-55页

作者：张凤阁王凤翔王正沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110023

笼型和磁阻转子是无刷双馈电机常用的两种转子结构型式,为了对比研究不同转子结构对该种电机稳态运行特性的影响,研制了具有同一定子和两个不同结构转子的实验样机,并进行了对比实验研究。实验结果表明,各向异性轴向叠片的ALA(Axially L... 详细信息

笼型和磁阻转子是无刷双馈电机常用的两种转子结构型式,为了对比研究不同转子结构对该种电机稳态运行特性的影响,研制了具有同一定子和两个不同结构转子的实验样机,并进行了对比实验研究。实验结果表明,各向异性轴向叠片的ALA(Axially Laminated Anisotropic)磁阻转子无刷双馈电机具有较好的同步和双馈调速特性,而笼型转子无刷双馈电机具有较好的起动和异步运行特性。

关键词：转子结构无刷双馈电机稳态运行特性对比实验

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直接磁悬浮永磁直线电动机的鲁棒控制

电工技术学报 2011年第5期26卷 132-137页

作者：蓝益鹏张武张凤阁沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

为了削弱直线电动机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种新型的直接磁悬浮永磁直线同步电动机。首先利用有限元软件Ansoft对电动机进行了建模及分析,结果表明该电动机可以产生可控的悬浮力和推力。将矢量控制分别应... 详细信息

为了削弱直线电动机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种新型的直接磁悬浮永磁直线同步电动机。首先利用有限元软件Ansoft对电动机进行了建模及分析,结果表明该电动机可以产生可控的悬浮力和推力。将矢量控制分别应用于两套绕组可以实现推力与悬浮力的解耦,进而可以将电动机的伺服控制系统分成两个独立的子系统。分别针对实现进给与悬浮的特殊要求研究系统的控制策略,建立适合磁悬浮子系统和进给伺服子系统的鲁棒控制模型。对于悬浮子系统采用二自由度鲁棒控制策略,仿真结果表明该控制策略起到良好的抗干扰作用,系统的跟踪误差小,可以保持悬浮系统的稳定性;对于直线进给系统采用基于LMI的H∞鲁棒控制策略,仿真结果表明用该方法设计的进给伺服系统,既能保证系统对外部扰动具有良好的抑制作用,又能保证对参数不确定性的鲁棒性,从而实现数控机床的高性能无摩擦进给。

关键词：磁悬浮数控机床永磁直线同步电动机二自由度线性矩阵不等式鲁棒控制

基于FEM/Kriging近似模型结合进化算法的表贴式高速永磁电机转子强度优化

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电工技术学报 2023年第4期38卷 936-944,956页

作者：李玮汪泽润张凤阁沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对目前大功率高速永磁电机多采用的表贴式转子结构强度优化问题,以一台1.12 MW、18 000 r/min的表贴式高速永磁电机转子为优化对象,建立其结构参数化模型及应力场有限元仿真模型。将工况温度、护套厚度、永磁体厚度以及过盈量设置为... 详细信息

针对目前大功率高速永磁电机多采用的表贴式转子结构强度优化问题,以一台1.12 MW、18 000 r/min的表贴式高速永磁电机转子为优化对象,建立其结构参数化模型及应力场有限元仿真模型。将工况温度、护套厚度、永磁体厚度以及过盈量设置为优化参数,以永磁体和护套的法向及切向应力的最大值尽可能小为优化目标展开优化设计。对比分析两种技术路线:技术路线一采用进化算法(EA)调用有限元模型(FEM)进行优化设计;技术路线二对拉丁超立方法取得的样本空间进行拟合得到Kriging近似模型,基于近似模型结合EA算法进行优化设计。优化设计结果表明,技术路线一的优化结果更好;技术路线二更快速高效,大量样本点的集中分布情况可以反映优化参数与优化目标量间的关系。故实际工程优化问题应结合两种技术路线,初步寻优阶段采用技术路线二精确参数区间,进而采用技术路线一展开优化取得最优设计。

关键词：高速永磁电机有限元模型应力场仿真结构优化近似模型

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基于广义功原理弹道最优控制方法研究

系统仿真学报 2009年第18期21卷 5686-5688,5691页

作者：王欣张凤阁姚俊沈阳工业大学沈阳110023 沈阳理工大学沈阳110168

针对弹道修正弹的弹道最优控制问题,结合弹道控制中脱靶量最小和能量损耗最小的双重准则推导出弹道修正最优控制策略,提出基于最优控制理论广义功原理解决该最优控制问题的新方法,得到了最优解,并给出仿真算例。算例的分析表明,在给定... 详细信息

针对弹道修正弹的弹道最优控制问题,结合弹道控制中脱靶量最小和能量损耗最小的双重准则推导出弹道修正最优控制策略,提出基于最优控制理论广义功原理解决该最优控制问题的新方法,得到了最优解,并给出仿真算例。算例的分析表明,在给定初始修正点和目标点条件下,得到的弹道修正最优控制量能够通过弹道修正执行机构在能量损耗最小的条件下,控制弹丸以最小的脱靶量击中目标位置。该最优控制结果为弹道修正执行机构的设计提供了理论依据。

关键词：最优控制广义功原理弹道修正仿真

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无刷双馈风力发电机的变速恒频最大功率跟踪

太阳能学报 2014年第11期35卷 2279-2286页

作者：金石张凤阁朱连成沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对风力发电用变速恒频无刷双馈发电机系统,提出采用直接转矩控制方法,通过控制无刷双馈发电机的转矩和功率因数来调节其有功功率,采用最大功率因数原则设定控制绕组的磁链给定,以提高发电效率,改善电能质量,且在估计转矩时使功率绕组... 详细信息

针对风力发电用变速恒频无刷双馈发电机系统,提出采用直接转矩控制方法,通过控制无刷双馈发电机的转矩和功率因数来调节其有功功率,采用最大功率因数原则设定控制绕组的磁链给定,以提高发电效率,改善电能质量,且在估计转矩时使功率绕组侧输出电压在并网前满足并网条件,以同时实现最大功率跟踪控制和变速恒频运行。此外,为了改善无刷双馈发电机直接转矩控制系统的低频性能,采用模型参考自适应辨识技术来设计控制绕组的磁链观测器,以控制绕组的电流作为比较信号,同时考虑控制绕组的电阻变化对磁链观测的影响,并利用Lyapunov稳定性定理来推导自适应率。最后通过仿真分析和实验研究验证了所提出控制方案的正确性和可行性。

关键词：风力发电无刷双馈发电机直接转矩控制控制绕组磁链最大功率跟踪变速恒频

外永磁转子爪极电机磁路模型的建立与参数计算

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电工技术学报 2012年第6期27卷 19-24页

作者：张凤阁刘光伟白海军沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

外永磁转子爪极电机是近年来出现的一种新型结构电机,在节能调速和汽车电气系统中具有很好的应用前景。本文在对该种电机的结构特点以及运行机理进行综合分析的基础上,详细分析了电机复杂的主磁通及漏磁通情况,并建立了其简化的等效磁... 详细信息

外永磁转子爪极电机是近年来出现的一种新型结构电机,在节能调速和汽车电气系统中具有很好的应用前景。本文在对该种电机的结构特点以及运行机理进行综合分析的基础上,详细分析了电机复杂的主磁通及漏磁通情况,并建立了其简化的等效磁路模型。之后根据电机的结构特点推导出了磁路模型中磁阻和电机电抗参数的解析计算公式,并通过磁路模型得到了该种电机的反电动势计算式。为了验证磁路模型的正确性,本文研制的实验样机的实验结果与磁路模型计算值的一致性表明了理论工作的正确性和可行性。该研究工作为该种新型结构电机的深入研究打下了技术基础。

关键词：爪极电机磁路分析参数计算外转子

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无刷双馈风力发电系统的L_2鲁棒控制

电机与控制学报 2010年第8期14卷 70-74页

作者：张凤阁金石沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110178

针对变速恒频无刷双馈风力发电系统受风能不确定性和不稳定性影响的问题,分析风力机的运行特性及最大风能捕获的实质,将最大风能捕获问题转化为对发电机转速的控制问题,建立数学模型,利用L2范数对干扰信号加以限制。采用L2鲁棒控制方法... 详细信息

针对变速恒频无刷双馈风力发电系统受风能不确定性和不稳定性影响的问题,分析风力机的运行特性及最大风能捕获的实质,将最大风能捕获问题转化为对发电机转速的控制问题,建立数学模型,利用L2范数对干扰信号加以限制。采用L2鲁棒控制方法设计控制器。L2鲁棒控制器的结构和参数都固定不变,并可以保证系统在不确定性影响最严重的情况下也能满足性能要求,使系统具有较强的抗干扰性。仿真结果表明,所设计的控制器使系统对参数不确定性及负载扰动具有较强的鲁棒性,并且能快速地跟踪风速,进而提高风能利用率。

关键词：无刷双馈电机 L2鲁棒控制风力发电变速恒频最大风能捕获