现代电力系统稳定性研究综述
现代电力系统暂态稳定控制研究综述

现代电力系统暂态稳定控制研究综述摘要:现代电力系统的发展使其稳定性问题日趋重要,而暂态稳定控制又是稳定性研究的重中之重。
文章简要介绍了当前电力系统的发展特点及其稳定控制的重要性,总结了近年来非线性控制技术在暂态稳定控制中的应用情况,按控制对象分类讨论了各控制对象的稳定控制研究现状,并讨论了控制的综合与协调问题,最后指出了当前稳定分析与控制研究的主要任务。
关键词:电力系统;暂态稳定;非线性控制;混成控制;引言电力系统可以说是人类历史上构造最复杂的工业系统之一,它是一个强非线性、高维数、分层分布的动态大系统。
现代电力系统的特点有以下几方面:①系统容量越来越大,输电电压等级也逐级升高;②高压直流(High V oltage Direct Current,HVDC)输电技术和灵活交流输电(Flexible ACTransmission Systems,FACTS)技术的广泛应用大大增加了系统的复杂性;③采用跨区域乃至跨国的互联电网以实现安全、经济、可靠的供电是现代电力系统发展的必然趋势,也是目前世界各国电网发展的总趋势;④电力系统的市场化运行产生了许多不利于系统稳定的因素。
电力系统规模的迅速发展及新技术的应用大大增加了其自身的复杂性。
在现代社会中,电力系统一旦发生事故,后果将非常严重。
2003 年世界上发生了多起大停电事故,其中“8·14”美加大停电是历史上最大的一次停电事故,事故期间上百台机组跳机,5000 万人失电,据估计停电期间每天的经济损失高达300 亿美元。
频繁发生的停电事故对电力系统稳定控制提出了迫切的要求。
暂态稳定和低频振荡是互联系统稳定控制研究的两个重要方面。
在不考虑电压稳定性的情况下,暂态稳定是指,当电力系统发生大扰动时,系统内的所有发电机组均能继续保持同步运行,即功角稳定。
暂态稳定控制是电力系统稳定运行的第一道防线,具有特别重要的研究价值。
1 非线性控制技术在暂态稳定控制中的应用研究传统的控制装置都是根据系统在某个运行点的线性化模型设计的,这些控制器在大扰动下可能无法发挥理想的控制效果。
现代电力系统稳定性研究综述

现代电力系统稳定性研究综述摘要:本文针对励磁在维持电力系统稳定性中发挥的重要作用,梳理目前有关励磁方面的研究情况和成果,主要包括以下三方面内容:同步发电机励磁控制、变压器励磁涌流识别、混合励磁电机技术。
文章着重介绍了同步发电机励磁控制模型、变压器励磁涌流识别方法以及各种混合励磁电机技术。
关键词:电力系统稳定性;励磁控制;励磁涌流识别;混合励磁电机Research on modern power system stability ABSTRACT:This article in the view of excitation in maintaining the stability of power system plays an essential role, combing the related excitation the studies and the results mainly include the following three aspects: synchronous generator excitation control, transformer excitation inrush current recognition, hybrid excitation motor technology. This paper then introduced the synchronization generator excitation control model, transformer excitation inrush current identification method and various hybrid excitation motor technology.Keywords:power system stability;Excitation control; Excitation inrush current recognition; Hybrid excitation motor1 引言励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置,励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
电力系统稳定性研究及应用

电力系统稳定性研究及应用在当今社会,电力已成为我们生活和生产中不可或缺的能源。
从家庭中的照明、电器设备,到工业生产中的大型机器、自动化生产线,无一不依赖于稳定可靠的电力供应。
而电力系统的稳定性,则是保障这一供应的关键所在。
电力系统稳定性,简单来说,就是指电力系统在受到各种干扰后,能够保持正常运行状态,继续向用户提供合格电能的能力。
这些干扰可能来自内部,比如设备故障、操作失误;也可能来自外部,比如自然灾害、电网负荷的突然变化等。
为了更好地理解电力系统稳定性,我们可以将电力系统比作一个巨大的运输网络。
发电厂就像是货物的源头,输电线路如同运输的道路,而变电站和配电站则是货物的分发中心,用户则是最终的接收者。
在这个运输网络中,如果某个环节出现问题,比如道路损坏(输电线路故障)、源头供应不足(发电厂出力不够)或者分发中心出现混乱(变电站故障),都可能导致整个网络的运行受到影响,无法正常地将“货物”(电能)送到接收者手中。
电力系统的稳定性可以分为功角稳定、电压稳定和频率稳定三大类。
功角稳定是指电力系统中同步发电机的转子角保持同步的能力。
当系统中的发电机之间失去同步时,就会出现功角失稳,可能导致系统解列,甚至大面积停电。
这就好比在一场拔河比赛中,双方的力量失去平衡,导致比赛无法正常进行。
电压稳定则是指电力系统在给定的运行条件下,各节点的电压能够保持在允许的范围内。
电压不稳定可能导致设备损坏、电能质量下降,影响用户的正常用电。
想象一下,家里的电压忽高忽低,电灯忽明忽暗,电器可能会因此损坏,这就是电压不稳定带来的后果。
频率稳定是指电力系统的频率能够保持在规定的范围内。
电力系统的频率与有功功率的平衡密切相关,当有功功率供应和需求失衡时,频率就会发生变化。
频率不稳定可能导致设备运行异常,甚至引发系统崩溃。
为了研究电力系统的稳定性,科学家和工程师们采用了多种方法和技术。
数学建模是其中的重要手段之一。
通过建立电力系统的数学模型,可以对系统的运行状态进行模拟和分析。
电力系统的稳定性研究

电力系统的稳定性研究电力系统的稳定性是指系统在遭受外部扰动或内部故障时,能够保持运行的能力。
这项研究是电力工程中的重要议题,旨在确保电力系统的安全运行和可靠供电。
本文将介绍电力系统稳定性的概念、稳定性问题的原因和解决方法。
首先,电力系统稳定性的概念是指系统在扰动或故障后能够回到稳态运行的能力。
电力系统包括发电机、输电线路和变电站等组成部分,这些组成部分相互联系,构成了庞大而复杂的网络。
由于各种原因,例如天气、设备故障、负荷变化等,电力系统可能会遭受不同程度的扰动。
稳定性研究的目标是分析并提供解决方案,以确保系统能够有效应对这些扰动。
电力系统的稳定性问题主要分为三类:动态稳定性、静态稳定性和暂态稳定性。
动态稳定性是指系统在外部扰动后能够保持稳定,不发生不可逆的动态过程,例如频率振荡和电压崩溃。
静态稳定性是指系统在负荷变化或故障后能够迅速恢复到稳定的工作状态,例如电压稳定和功率平衡。
暂态稳定性是指系统在发生大的瞬变后能够迅速恢复到稳定状态,例如由于设备故障或线路短路引起的过电压和过电流。
电力系统的稳定性问题通常是由于以下原因引起的。
首先,负荷变化可能会导致电力系统出现失稳的情况。
负荷的突然增加或下降可能会导致频率偏离标准值,进而引发系统的动态稳定问题。
其次,设备故障也是电力系统稳定性的重要原因。
发电机故障、变压器故障或输电线路故障都可能导致系统的不稳定。
此外,电力系统的不协调操作也可能导致稳定性问题。
例如,输电线路的电压不平衡、无功功率的不合理分配等都可能对系统的稳定性产生不利影响。
为了解决电力系统的稳定性问题,研究人员提出了一系列的解决方法。
动态稳定性问题可以通过采取控制措施来解决,例如调整发电机的励磁系统、控制电压的调节装置,以及调整负荷的启动和停机顺序等。
静态稳定性问题可以通过调整发电机的无功功率输出、控制变压器的调压装置,以及合理地切换导线等措施来解决。
暂态稳定性问题可以通过采取短时控制措施来解决,例如设备的绝缘保护、故障行为的监测和设备的故障切除。
近年来电力系统的稳定性分析研究

近年来电力系统的稳定性分析研究一、引言电力系统作为国家经济发展的重要支撑,其安全运行和稳定性得到越来越多的关注。
电力系统的稳定性分析是电力系统运行的一种基本方式,可以帮助提高电力系统的稳定性,保障电网的安全稳定运行。
因此,对电力系统的稳定性分析进行深入研究具有重要的意义。
二、电力系统的稳定性电力系统的稳定性是指电力系统在外界干扰作用下,仍能保持稳定的运行状态。
电力系统稳定性可以分为三个层次:频率稳定性的保持、电压稳定性的保持、动态稳定性的保持。
频率稳定性是指电网频率保持在合适的频率范围内,不出现偏差过大的情况。
电压稳定性是指电网中用户电压保持在合适范围内,不出现过高或过低电压的情况。
动态稳定性是指电力系统在外界干扰作用下,能够在尽可能短的时间内恢复到原来的稳定状态。
三、电力系统稳定性分析方法电力系统的稳定性分析方法主要包括能量分析法、灵敏度分析法、直接分析法等。
能量分析法是电力系统稳定性分析的一种常用方法,其原理是根据能量守恒定律,在电力系统中建立能量方程,从而分析系统的稳定性。
灵敏度分析法通常用于电力系统中的控制问题。
灵敏度分析法是一种控制论方法,根据系统状态变化对目标函数的变化情况进行分析,从而确定最佳控制方案,以提高电力系统的稳定性。
直接分析法通常包括数学模型法、状态空间法、时域法等。
数学模型法主要是将电力系统建模为一种数学模型,在模型中考虑系统中的各个传输链路,从而分析电力系统的稳定性。
状态空间法是一种用矩阵形式描述系统动态过程的方法,它可以通过对矩阵进行分析和求解,确定系统的稳定性。
时域法是一种基于时域仿真实验的稳定性分析方法,在实际系统中进行仿真分析,从而评估系统的稳定性。
四、电力系统稳定性分析发展趋势近年来,电力系统稳定性分析研究方向主要集中在以下几个方面。
1. 基于数据分析的稳定性分析随着计算机技术的发展,数据分析在电力系统中得到越来越广泛的应用,基于数据分析的稳定性分析也成为研究热点。
电力系统稳定性问题研究

电力系统稳定性问题研究一、研究背景随着电力需求的增长和电网规模的不断扩大,电力系统稳定性的问题日益凸显。
电力系统稳定性是指在扰动(如电力负荷变化、发电机故障等)的作用下,电力系统回到原来的稳定状态的能力,包括动态稳定性和静态稳定性。
稳定性问题主要是电网的运行负荷和供电质量不匹配,往往会引起电力故障和停电等问题,严重影响国民经济的发展和社会的稳定。
二、稳定性问题的原因1. 发电机影响:发电机在运行时会影响电力系统的稳定性,如果在负荷变化或故障情况下,发电机不能及时地自动调整,就会导致电力系统失去稳定性。
2. 负荷变化影响:负荷变化是电力系统运行的一个重要组成部分,但负荷变化过大、过快都会影响电力系统的稳定性,特别是瞬间负荷变化较大时,易引起电网振荡。
3. 输电线路影响:输电线路也是影响电力系统稳定性的一个重要因素,线路的漏电、阻抗失调等问题都会影响电力系统的稳定性。
三、稳定性问题的解决方式1. 发电机控制:通过对发电机的控制,调整机组的频率和电压,以达到稳定的运行状态。
发电机的控制主要是通过自动化控制系统进行实现。
2. 负荷控制:通过负荷控制器对电力系统的负荷进行调整,以达到对稳定性的控制和维持。
负荷控制的方法包括电容器补偿、电容器投切和负荷调峰等。
3. 输电线路控制:通过对输电线路的控制,调整线路的电压和阻抗来维持电力系统的稳定性。
输电线路控制的方法包括电容器补偿、线路容抗调整和输电线路分区等。
四、稳定性问题的研究动态1. 动态稳定性问题:当前国内外研究动态稳定性问题的方法主要是基于模型的仿真方法和基于实测的试验方法,同时也在进一步发展和完善。
2. 静态稳定性问题:当前国内外主要研究静态稳定性问题的方法是基于保护装置的处理和调整,在控制保护的同时考虑其对系统稳定性的影响。
3. 智能稳定性问题:当前国内外研究智能稳定性问题的方法是基于智能化监测和分析技术,通过识别稳定性问题,采用相应的对策和处理手段来维持电力系统的稳定性。
电力系统的稳定性与可靠性研究

电力系统的稳定性与可靠性研究一、引言电力系统作为现代经济运行的重要基础设施之一,已经成为了国家安全和社会稳定的重要保障。
然而,随着电力设备的老化和电力负荷的快速增长,电力系统的稳定性和可靠性问题也愈发凸显。
本文将就电力系统的稳定性和可靠性问题进行研究,探讨其原因和解决方法。
二、电力系统稳定性问题1. 稳定性定义稳定性是指电力系统在电力故障、电力失衡和各种扰动下,维持正常运行状态的能力。
电力系统能否保持稳定,直接关系到系统的运行和电力网络的安全。
2. 稳定性问题原因分析电力系统的稳定性问题可能是由技术因素、设备老化等多种原因引起的。
其中最主要的原因是电力负载的快速增长,导致了电力设备的超载和电力网络的不稳定,从而引起了电力系统的稳定性问题。
此外,电力系统的局部失稳和动态失稳也可能成为电力系统稳定性问题的一个原因。
局部失稳是指电力系统某一部分发生异常状态,而整个系统的其余部分仍处于正常状态。
动态失稳则是指电力系统在某些初始状态下,一旦扰动稍有改变,系统就会出现自我激荡的状况。
3. 稳定性问题解决方法解决电力系统的稳定性问题需要进行全面的技术分析和调试,采取有效的措施来提高电力系统的稳定性。
第一,需要加强电力系统设备的维护和更新,对老化设备进行更新替换,提升设备的质量和效率。
第二,要加强对电力系统的监测和控制,及时调整调度方案,确保电力系统的稳定工作,减少对电力系统的不稳定影响。
第三,需要提升电力系统的负载能力,通过加强电力系统的运行管理,完善实施优化方案,提高电力系统的有力调度能力和国内电网之间的合作配合,同时还要加强对国际电网的合作和互动,从而全面提高电力系统的稳定性。
三、电力系统可靠性问题1. 可靠性定义可靠性是指电力系统在一定时间内能够完成给定的任务和目标,如提供满足电力负荷需求的电力,同时能够保证电力设备和电力网络不断运行的一种概率。
电力系统可靠性决定了电力系统的稳定性和安全性。
2. 可靠性问题原因分析电力系统可靠性问题多与技术因素和人为因素有关。
新型电力系统的可靠性和稳定性研究

新型电力系统的可靠性和稳定性研究随着能源发展的需要和环境保护的要求,新型电力系统的可靠性和稳定性研究逐渐受到关注。
新型电力系统是指基于可再生能源的电力系统,如风电、光伏发电等。
相比传统的火力发电系统,新型电力系统具有低排放、低成本和高效益等优点。
但同时,新型电力系统也存在着一些不稳定因素,如天气因素、瞬时负载变化等,这些因素会对系统的可靠性和稳定性产生影响。
可靠性是衡量一个电力系统运行的安全性和长期性能的重要指标。
可靠性的提高需要从多个方面入手。
首先要保证系统的元件具有足够的保障能力,元件的选用、质量的控制和日常维护等都可以对系统的可靠性产生影响。
其次,必须对系统的故障进行及时的诊断和处理,以最小化故障对系统运行的影响。
最后,还需要设计合理的备用电源和措施来应对突发事件,以保证系统的连续稳定运行。
稳定性是指一个电力系统在受到内部和外部扰动时能够趋于平衡的能力。
新型电力系统由于受到天气和负载等复杂因素的影响,更容易受到扰动,因此稳定性的研究显得尤为重要。
稳定性的提高需要从多个方面入手。
首先,必须对系统进行合理的建模和仿真分析,以预测系统在不同条件下的稳定性。
其次,还需要对系统的控制器进行优化设计,以保证控制器对系统的稳定性具有较好的影响。
最后,还需要设计合理的负载调节和能量储存装置等,以应对突发的负载变化和电力波动。
新型电力系统的可靠性和稳定性研究需要多领域、多部门的协作,以实现系统性能的提高。
作为该领域的重要研究者,电力系统的工程师需要具备扎实的工程基础和研究能力,能够理解和应用传统电力系统和新型电力系统的知识,以开发、维护、优化新型电力系统。
同时,还需要与政府、学术机构和能源企业等合作,制定相应的法规政策并进行科学的研究开发。
在未来,随着可再生能源的不断普及和新型电力系统的发展,新型电力系统的可靠性和稳定性研究将迎来更多的挑战和机遇。
只有通过多方合作和科学研究,才能实现新型电力系统的可靠性和稳定性的全面提高,促进能源的可持续发展。
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现代电力系统稳定性研究综述摘要:本文针对励磁在维持电力系统稳定性中发挥的重要作用,梳理目前有关励磁方面的研究情况和成果,主要包括以下三方面内容:同步发电机励磁控制、变压器励磁涌流识别、混合励磁电机技术。
文章着重介绍了同步发电机励磁控制模型、变压器励磁涌流识别方法以及各种混合励磁电机技术。
关键词:电力系统稳定性;励磁控制;励磁涌流识别;混合励磁电机Research on modern power system stability ABSTRACT:This article in the view of excitation in maintaining the stability of power system plays an essential role, combing the related excitation the studies and the results mainly include the following three aspects: synchronous generator excitation control, transformer excitation inrush current recognition, hybrid excitation motor technology. This paper then introduced the synchronization generator excitation control model, transformer excitation inrush current identification method and various hybrid excitation motor technology.Keywords:power system stability;Excitation control; Excitation inrush current recognition; Hybrid excitation motor1 引言励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置,励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁功能,对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配套供应。
它对同步电机的作用可以从以下几个方面体现:(1)调节励磁,可以维持电压恒定;(2)可使各台机组间无功功率合理分配;(3)采用完善的励磁系统及其自动调节装置,可以提高输送功率极限,扩大静态稳定运行的范围;(4)在发生短路时,强行励磁又有利于提高动态稳定能力;(5)在暂态过程中,同步电机的行为在很大程度上取决于励磁系统的性能。
因此可知,深入研究和分析励磁相关问题是必须和必要的。
2 研究综述通过对相关文献的阅读,本文将主要研究一下三方面内容:同步发电机励磁控制、变压器励磁涌流识别、混合励磁电机技术。
2.1 同步发电机励磁控制研究综述同步发电机的励磁控制系统是非线性、参数时变、要求响应速度快的实时闭环反馈控制系统。
随着电力系统控制水平的提高,人们对励磁控制系统提出了较高的要求。
励磁控制系统已有几十年的研究历史,现有的方法也都各有优势。
同步发电机的励磁控制系统是非线性、参数时变、要求响应速度快的实时闭环反馈控制系统。
励磁控制是现代电力系统稳定控制中一个重要研究方向,大量工作围绕着励磁方式的改进和控制策略的革新展开。
到了近代,无旋转励磁机的可控硅自并励方式逐渐被世界各地所接受。
有关励磁控制所基于的设计模型主要包括以下几种:(1)线性传递函数数学模型上的单变量设计;(2)线性传递函数数学模型上的多变量设计;(3)线性状态空间模型上的多变量忧化设计;(4)基于反馈线性化的非线性设计;(5)基于微分几何的反馈线性化方法;(6)自适应控制设计。
随着现代控制理论和智能控制理论的发展,很多学者对将新型控制理论应用于发电机的励磁控制系统做了大量的研究工作,并取得了可喜的成绩。
线性最优励磁控制能提高系统的稳定性并改善系统的动态品质,被电力系统广泛应用。
但是这种定常反馈控制器在设计运行点附近能保持最优的控制效果,而当实际运行点偏离设计运行点较远时,其控制效果将变差。
自适应励磁控制方法可根据由发电机运行工况的不同所引起的系统参数变化来不断地修正控制器参数,达到跟踪系统运行工况的目的。
但自适应控制需要在线辨识系统参数的变化,且算法复杂,实时运算量大,将其应用于时变的发电机励磁控制有一定的难度。
模糊理论和神经网络理论的研究方兴未艾,而且在许多领域获得了成功的应用。
由于模糊控制对系统模型精度的要求不高,鲁棒性较好,对发电机的任何运行工况都可以采用相应的模糊控制决策,因而在发电机励磁调节器的设计中受到了关注。
文章[1]基于上述方法的不足,提出了基于BP 神经网络的同步发电机励磁控制,将励磁控制升级到一个新的高度。
2.2 变压器励磁涌流识别研究综述电力变压器是电力系统中重要的电气设备,它的安全性和稳定性对整个电力系统的运行是很重要的也是必须的。
现代大型变压器容量大、电压等级高、结构复杂、造价昂贵,一旦发生故障而损坏,造成的经济损失是不可估量的。
因此电力系统要求变压器保护要具有动作速度快、可靠性和灵敏性高的性能,以便尽快发现变压器故障并将其切除,从而避免变压器的损坏以及事故的进一步扩大目前变压器保护的难题仍是如何正确识别励磁涌流和故障电流。
近年来,国内外学者提出的诸多鉴别原理,根据鉴别原理的不同特点,按照判别励磁涌流所用的信号特征,大致可分为:基于谐波含量识别法;基于波形特征识别法;基于磁通特性识别法;基于等值电路法;基于功率差动法。
基于模型的原理,有基于磁通特性、基于等值电路方程、基于功率差动方法等。
因某些参数在测量上存在技术上的困难,此类方法在应用时多采用人为假设,且用到了较多的电气量。
这增加了保护配置的复杂性,故待于理论上的进一步突破。
基于波形特征的方法以励磁涌流和内部故障电流波形特征的差异为依据,主要利用二次谐波制动原理和间断角原理,是运用于实践的主流。
文献[2]提出的电压变化率发展趋势判据和低电压判据是在考虑了在发生内部故障时变压器端电压将降低,而在励磁涌流或过励磁条件下端电压将有所升高这一特征克服内部故障误闭锁的问题。
文献[3]提出的虚拟三次谐波制动方案是利用励磁涌流中信息量最为丰富的以尖脉冲为中心的半周期波形作为前半周信息,利用“平移、变号”原则虚拟构成后半周信息,前后合起来构成一个完整的周波信息。
它可以避免二次谐波制动原理在对称性涌流的情况下合闸时,由于二次谐波含量过低而引起保护误动的情况。
文献[4]在分析了大量的变压器保护判据的基础上,提出了将二次谐波含量、铁芯饱和程度、变压器端电压的高低及差流波形是否对称来识别励磁涌流。
并且分别就单一判据的具体情况详细分析、阐述了隶属函数的构建过程。
模糊理论应用于变压器差动保护方面,使得多判据保护能够做到优势互补。
2.3 混合励磁电机技术研究综述由于永磁材料的固有特性,永磁电机内气隙磁场基本保持恒定,用作电动运行时,调速范围有限,在诸如航空航天、电动汽车等需宽调速直接驱动场合的应用受到一定的限制;作发电运行时,电压调整率较大,影响供电质量。
如何实现气隙磁场的有效调节与控制一直是永磁电机研究的热点和难点。
合理改变永磁电机结构,引入辅助电励磁绕组,文献[5]提出的实现气隙磁场灵活调节的“混合励磁”思想,得到国内外电机界学者的认可与关注,同时各国学者对各种混合励磁电机结构及其控制系统进行了有益的探索与研究。
近十年来,文献[6-10]等权威期刊和国际会议,不时提出混合励磁电机相关的研究报道。
与永磁电机比较,混合励磁电机具有调节气隙磁场的能力;与电励磁同步电机相比,具有较小的电枢反应电抗。
混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多特点,而且具有电励磁电机气隙磁场平滑可调的优点,用作发电机,可获得较宽的调压范围,在飞机、舰船和车辆中可作为独立的发电系统。
用作电动机,适合于作节能驱动使用,而其中的宽调速特性可以在电动汽车、武器设备伺服驱动等高要求场合应用。
混合励磁电机存在两种类型的励磁源,一种是永磁励磁源,另一种是电励磁源,两种励磁源磁场在气隙中共同作用产生电机内主磁场。
另外,从电机内永磁体磁势与电励磁磁势相互作用关系来看,一般可归结为三种类型,即:串联磁路、独立并联磁路和串并联混合磁路。
文献[11]指出沈阳工业大学唐任远教授等在日本和美国学者的提出结构的基础上,对该种类型混合磁路永磁同步发电机进行了结构的优化和改进,对电机的原理、参数设计以及调压特性进行了研究。
文献[12-14]提出盘式内转子磁极分割型混合励磁无刷电机;此外,又进一步提出了盘式内转子双馈电混合励磁无刷电机,并申请了中国发明专利。
文献[15]研究了轴径向气隙混合磁路多边耦合电机进行了研究,建立了混合磁路电机的非线性模型,对其性能参数与电机电磁转矩提升关系进行了分析与实验验证。
此外,文献[16]提出了结构新颖的混合励磁直线同步电机,利用有限元方法对电机磁场分布和电磁推力进行了分析和计算。
定子永磁型电机,永磁体位于定子,定、转子一般呈双凸极结构,转子结构简单,既无永磁体,也无励磁绕组,具有较低的转动惯量和快速动态响应特性。
定子永磁型电机主要类型有:双凸极永磁电机[17]、磁通切换电机[18]、磁通反向电机[19]。
文献[20,21]指出,最新研究结果表明定子永磁型电机具有功率密度高,结构简单、容错性能好、控制灵活等优点,正日益受到重视,并在航空航天、风力发电以及电动汽车驱动等领域得到初步应用。
然而与转子永磁型电机一样,气隙磁场的有效调节也是定子永磁型电机研究难点之一。
在定子永磁型电机结构的基础上,通过改变电机结构,引入混合励磁思想,进一步拓宽定子永磁型电机的应用场合,同样具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
分析表明,混合励磁电机能继承永磁电机的优点,克服永磁电机气隙磁场难以调节的不足,在航空航天、电动汽车等场合具有应用前景。
因此,对混合励磁电机开展深入研究,不仅具有重要的理论意义,而且具有工程推广和实用价值。
总体而言,由于我国在混合励磁电机方面的研究起步较晚,同时,受到国内材料、加工制造技术落后等不利因素的影响,我国在混合励磁电机方面的研究,力度不够,水平不高,尚无成熟产品。