绕线转子无刷双馈电机研究
无刷双馈电机转子磁动势谐波分析研究
毕业设计论文题目无刷双馈电机转子磁动势谐波分析研究（院）系电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级 000 学号 00045学生姓名导师姓名完成日期 200年6月1日（论文）任务书设计（论文）题目：无刷双馈电机转子磁动势谐波分析研究姓名：董帅系别：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化班级：电机0002 学号：26 指导老师：李光中教研室主任：石安乐一、基本任务及要求：1、掌握双馈电机研究的背景、意义。
特别：研究转子绕组磁势的意义。
2、掌握转子的几种绕组构成的原理。
（包括笼型、绕线型等，并设计一绕线型方案）3、建立转子绕组磁势分析程序（笼型）。
4、计算分析。
5、结果分析。
6、对比研究、结论。
7、标准论文与毕业设计说明书各一套。
二、进度安排及完成时间：毕业设计进程时间表目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅰ)主要符号和公式 (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1无刷双馈电机研究的背景 (1)1.2无刷双馈电机研究的意义 (2)1.3无刷双馈电机研究现状 (5)1.4 MATLAB发展史 (6)1.5本文主要研究内容 (7)第2章转子绕组的构成原理 (9)2.1 定子绕组的结构 (9)2.1.1 主、副绕组的极对数 (9)2.1.2主、副绕组的型式 (10)2.2 转子结构 (12)2.2.1 电机转子的极数 (12)2.2.2 转子结构型式 (12)第3章基于实际电流比值情况下的转子磁动势计算模型 (21)3.1单个线圈的磁动势计算 (21)3.2一相线圈的磁动势计算 (25)3.3整个转子绕组磁动势计算 (26)第4章设计磁动势计算及转子磁势计算 (27)4.1 MATLAB程序流程图 (27)4.2控制绕组p=4建立的转子磁动势计算程序 (29)4.3控制绕组p=4建立的转子磁势计算 (31)4.4控制绕组p=2建立的转子磁动势计算程序 (38)4.5控制绕组p=2建立的转子磁势计算 (40)结束语 (48)致谢 (49)参考文献 (50)无刷双馈电机转子磁动势谐波分析研究摘要：本文系统的阐述了国内外对无刷双馈电机的研究情况，总结分析了目前的无刷电机并介绍了用于无刷双馈电机比较特殊的转子结构，从其运行原理的基础上，分析了转子的谐波磁势并推导了无刷双馈电机转子磁动势的计算方法（笼型转子），并用MATLAB进行了编程，同时给出了转子谐波磁势计算结果。
无刷双馈电机的控制方法研究
无刷双馈电机的控制方法研究一、本文概述随着电机技术的不断发展和应用领域的日益扩大，无刷双馈电机作为一种高效、节能的电机类型，受到了广泛关注。
无刷双馈电机以其独特的结构和工作原理，在风力发电、泵类负载、电动汽车等领域展现出显著的优势。
然而，无刷双馈电机的控制方法一直是研究领域的热点和难点。
因此，本文旨在深入探讨无刷双馈电机的控制方法，以提高其运行性能，推动其在各个领域的广泛应用。
本文首先介绍了无刷双馈电机的基本结构和工作原理，为后续的控制方法研究奠定基础。
接着，文章综述了目前无刷双馈电机控制方法的研究现状，包括传统的控制方法和近年来新兴的控制策略。
在此基础上，文章重点分析了无刷双馈电机的数学模型和控制系统设计，详细阐述了各种控制方法的实现原理和应用效果。
本文还探讨了无刷双馈电机控制方法在实际应用中的挑战和解决方案，如参数辨识、动态性能优化等问题。
通过案例分析，文章展示了无刷双馈电机控制方法在具体领域的应用实例，验证了其可行性和有效性。
本文总结了无刷双馈电机控制方法的研究成果和发展趋势，展望了未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为无刷双馈电机的控制方法提供理论支持和实践指导，推动无刷双馈电机技术的持续发展和应用推广。
二、无刷双馈电机的工作原理无刷双馈电机（Brushless Doubly-Fed Machine, BDFM）是一种特殊的电机类型，它结合了异步电机和同步电机的特点，具有独特的运行方式和控制策略。
无刷双馈电机的工作原理主要基于电磁感应和电磁场理论，其内部包含两套极数不同的绕组，分别称为功率绕组和控制绕组。
功率绕组通常与电源直接相连，负责传递主要的电能和转矩。
控制绕组则通过变频器或其他电力电子设备进行控制，用于调节电机的运行状态。
这两套绕组在电机内部产生不同的旋转磁场，通过磁场相互作用实现电机的转矩传递和转速控制。
无刷双馈电机的独特之处在于其不需要机械换向器或电刷来实现电流换向，从而提高了电机的可靠性和维护便利性。
无刷双馈电机工作原理和数学模型的研究
要 ：无刷双馈 电机作 为一种 新型的交流调速 电机 ，在 风力发电和水力发 电中都有很 好的发 展前 景 。本 文介 绍 了
该电机 的工作原理 ，分 析了该电机的两种数学模型 一三相静止 坐标系 中的数学模 型和 ｄｑ坐标系 中的数学 模型 ，并 — 在 ｄｑ坐标系数学模 型基 础上搭建 Ｂ Ｆ 的 Ｍａａ／ ｉ ｌ ｋ动态仿 真模 型 ，通过 一系列 的仿真验证 了数学模 型 的正 — ＤＭ ｔｂ Ｓｍｕｉ ｌ ｎ
电机节能技术改造项目案例-绕线转子无刷双馈电机及变频控制系统2019年
绕线转子无刷双馈电机及变频控制系统
技术适用范围
适用于电机节能技术改造项目。
技术原理及工艺
无刷双馈电机是一种由两套三相不同极对数定子绕组和一套闭合、无电刷和滑环装置的转子构成的新型交流感应电机。
两套定子绕组分别称为功率绕组和控制绕组，转子采用特殊绕线转子结构。
基本原理是经过特殊设计的转子使两套定子绕组产生不同极对数的旋转磁场间接相互作用，并能对其相互作用进行控制来实现能量传递；既能作为电动机运行，也能作为发电机运行，兼有异步电机和同步电机的特点。
改变控制绕组的连接方式及其供电电源电压和电流的幅值、相位以及频率能实现无刷双馈电机的多种运行方式。
技术原理图如下：
技术指标
（1）节电率30~60％；
（2）效率高于96％；
（3）调速范围20~300％；
（4）功率因素85~99％；
（5）噪音低于95dB；
（6）控制精度1％。
技术功能特性
（1）低压变频器实现高压电机变频调速：小容量低压
变频系统控制高压大功率电机运行，实现变频调速节能。
谐波量小，变频控制系统的功率仅占总功率的 1/3~1/2，节电率为 30~60%；
（2）取消了电刷和滑环，提高了系统整体运行的可靠
性和安全性；
（3）变速恒频发电：用作发电机，可进行变速恒频发电；
（4）基本免维护，高效可靠低成本，占地面积小，无须高压系统的运行维护条件，没有复杂的冷却系统。
应用案例
中国石化武汉分公司循环水泵无刷双馈同步电动机节能改造项目。
技术提供单位为金路达有限公司。
无刷双馈风力发电机的运行控制与并网研究
ｏｎ ｔｈｅ ｄ－ｑ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｒｏｔａｔｉｎｇ ａｔ ｒｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｐｅｅｄ ｓｅｐｅｒａｔｌｙ，ｗｉｔｈ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ．Ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＢＤＦＭ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ，ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｄｏｕｂｌｙ．ｆｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ（ＢＤＭＦ），ｇｒｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｍ，ｆｕｚｚｙ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
木Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｋｅｙ ｉｔｅｍ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｎａｔｕｒａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ ｆｕｎｄ（６０５３４０４０）ａｎｄ
交流励磁双馈型变速恒频风电系统如图卜2所示它采用的发电机为转子交流励磁发电机其结构和绕组式异步发电机类似但在转子上有3个或4个的滑环馈电方式和双馈电机或异步电动机超同步串级调速系统相似即定子绕组接电网转子绕组则由一套交流一交流或交流一直流一交流的变频器提供频率相位幅值都可以调节的电源实现恒频输出
广东工业大学 硕士学位论文 无刷双馈风力发电机的运行控制与并网研究 姓名：宋宗峰 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：杨俊华
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｌｌｅｔｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｉｎｇ，ｇｅｎｅｒａｌｉｚｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｂｏｕｔ班ｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ
ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｉｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｍａｋｅｓ ａｌｌ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
绕线转子无刷双馈电机的工作原理及绕组设计
功率 绕组 的定 子绕 组 直 接 由 电 网供 电 ； 为 控 制绕 作
组 的定 子绕组 通过 能量 双 向传 递 的变频 器也 由 电网
供 电．
电 网
得 电机效率 低及 体 积较 大 ， 磁 阻 转 子仅 仅 依 靠 磁 而
阻调制 作用 来实 现磁 场 的耦 合 ， 子 的 凸极 比不 能 转 做到很 高 ， 因此谐 波调 制 的能力不 强 ， 波含 量也会 谐 比较 高 ， 外还存 在加 工 困难 ， 本高 的 问题 ． 此 成 针 对 上述 转 子结 构 中存 在 的 问题 ， 文 研 究 的 本 当 电机 同步 运行 时 ， 电机轴 上机 械角速 度
能．
无刷 双馈 电机 的性能 及其 定子两 套绕 组之 间 的
间接耦合 能力 主要 依 赖 于转 子 结 构．目前 国 内外 研
究采 用 的主要是 特 殊 笼 型 和磁 阻 这 两种 转 子 结 构 ，
１ 工 作 原 理
１ １ 基 本结构 ．
其 中特殊 笼型 转子结 构简 单 ， 工制 造容 易 ， 加 成本 低
（） １
式 中 ｃ 是 极对 数为 Ｐ ｕ 。 功 率绕 组产 生 的旋 转磁 动势
的角 速度 ， 是极 对数 为 Ｐ 控 制绕组 产生 的旋转 磁 。
动势 的角 速度 ． 转子 相 对 于 功 率绕 组 和 控 制绕 组 的
量低 ， 电机 中存 在 的 两种 不 同极 对数 的磁 势 相对 对
绕 线转 子无 刷 双 馈 电机 有 良好 的性 能 ．
［ 键 词 ］无 刷 双 馈 电机 ；绕 线 转 子 ； 作 原 理 ； 组 ；设 计 ； 波 关 工 绕 谐
［ 图分 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 号 ］ＴＭ３ ２ 中 ０
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，相比传统的风力发电机具有更高的效率和更低的成本。
本文将探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制，以及其在风力发电领域的应用前景。
无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，其主要结构包括转子、定子、风扇等组件。
在设计方面，无刷双馈风力发电机需要考虑以下几个方面：1. 转子设计：无刷双馈风力发电机的转子采用双馈发电机结构，可以实现双向发电，提高了发电效率和稳定性。
在转子设计中，需要考虑转子的材料选择、转子的形状设计等因素。
2. 定子设计：定子是无刷双馈风力发电机中的重要组成部分，其设计需要考虑定子绕组的布局、绕组的材料选择、定子铁心的形状设计等因素。
4. 整机设计：将以上各部分组合在一起进行整机设计，需要考虑各部分的匹配性、整机的外形设计等因素。
无刷双馈风力发电机的设计需要将转子、定子、风扇等组件进行合理的设计与匹配，以实现最佳的发电效率和稳定性。
二、无刷双馈风力发电机的控制无刷双馈风力发电机的控制是其发电效率和稳定性的关键。
在控制方面，主要需要考虑以下几个方面：1. 双馈控制：无刷双馈风力发电机具有双馈结构，其控制需要考虑双馈电机的转子和定子的控制，以实现双向发电。
2. 风扇控制：风扇是无刷双馈风力发电机中的核心部件，其控制需要考虑风扇的启停控制、风扇的转速控制等因素。
3. 整机控制：将以上各部分的控制整合在一起，实现整机的协调运行，以实现最佳的发电效率和稳定性。
三、无刷双馈风力发电机在风力发电领域的应用前景无刷双馈风力发电机具有高效率、低成本的特点，逐渐受到了风力发电领域的关注。
在风力发电领域的应用前景方面，主要表现在以下几个方面：1. 提高发电效率：无刷双馈风力发电机可以实现双向发电，提高了发电效率，使得风力发电的经济性更加突出。
2. 降低成本：无刷双馈风力发电机的结构相对简单，材料成本相对较低，可以降低风力发电的成本，提高了风力发电的竞争力。
无刷双馈电机(BDFM)工业领域应用研究
工 业 技 术55 科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 设计中以两台极数为4/8极的Y315M-8样机为设计平台,对它们进行理论研究和实验探索,设计定子及转子电机方案并研究其空载和负载情况下对电机转速的影响。
1 船用轴带无刷双馈发电机系统所用设备设备一:绕线转子无刷双馈电机。
在这个设计系统当中所用到的电机选取转子绕组绕线式的无刷双馈电机,并且该种电机转子绕组选取齿谐波法进行设计。
我们可以参照型号为Y315电机进行改进设计。
设备二:西门子M M 430风机水泵专用变频调速器。
该设计系统中选用90K W 档的M I C R OMASTER 430变频器。
该变频器具有灵活性好的特点,故此在各种速度需要变化的驱动装置中有很好的应用,特别在工业部门常用到的水泵风机中应用广泛。
设备三:能量回馈器。
该设计中采用BKFL604037C能量回馈器,它的额定参数具体为:电压AC380(V),适配电功率37K W。
该设备有数字输出,故障保护性能特点,能够运用软件设定相关参数,而且体积小具有很好的实用性能。
设备四：变频调速三相异步电动机。
第一台电机选用输出功率额定值为90K W 的Y Z P 315M -8。
第二台电机选用输出功率额定值为45kW 的Y Z P F 250M -6。
2 船用轴带无刷双馈发电机空载特性分析研究者研究同步发电机空载特性是在其转速保持在同步转速、电枢空载同时对励磁电流进行调节时,来看电压在电枢空载端的曲线变化情况即:s n n ,I=0时, 0()f E f I (1)空载特性研究的实质就是电机的磁化曲线,又由于无刷双馈电机在大范围可恒频发电的特点,所以该电机的空载特性曲线应是多条构成一个曲线族。
通过研究空载能量的反馈数据与空载转速两者关系,能够计算出空载且没有能量回馈器的情况下无刷双馈电机的最大转速范围。
研究者根据空载等效电路图,利用电路原理计算出空载电压方程和电压同转矩的联系方程,进而推导出空载电路的输出转矩方程。
一种新型绕线转子无刷双馈电机[发明专利]
专利名称：一种新型绕线转子无刷双馈电机专利类型：发明专利
发明人：潘卫东,陈曦
申请号：CN202010485397.3
申请日：20200602
公开号：CN111555502A
公开日：
20200818
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种新型绕线转子无刷双馈电机，本发明属于电机技术领域，本发明的绕线转子无刷双馈电机，定子采用两套极对数分别为p和p的三相绕组；转子采用一套三相绕线绕组，每相绕组中的所有线圈按照槽号顺序依次串联，三相绕组按照Y型连接，对转子槽内的安导电流进行等效变换消去多余的线圈后转子绕组线圈之间的匝数比不同。
本发明设计步骤简单且既可以用于和调制模式绕线转子无刷双馈电机的设计，也可以用于差调制模式绕线转子无刷双馈电机的设计，两种模式下电机均具有高的基波绕组系数以及低的谐波含量。
申请人：潘卫东
地址：475500 河南省开封市尉氏县蔡庄镇隗村
国籍：CN
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探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电装置，它采用了双馈结构和无刷技术，能够提高发电机的效率和稳定性。
本文将对无刷双馈风力发电机的设计分析与控制进行探讨，从发电机的结构设计、性能分析以及控制系统等方面进行深入研究。
一、无刷双馈风力发电机的结构设计无刷双馈风力发电机主要由转子和定子两部分构成。
转子是由外部转子和内部转子组成，外部转子是由永磁铁氧体材料制成，内部转子是由铜线绕制成的绕组构成。
而定子则是由三相绕组和铁芯组成，通过控制转子和定子之间的相对运动，实现风能转化为电能。
在设计无刷双馈风力发电机时，需要考虑转子和定子之间的匹配度，以及发电机的工作环境和性能要求。
还需要考虑发电机的安全性和可靠性，确保其在恶劣的气候条件下也能够正常工作。
二、无刷双馈风力发电机的性能分析1. 风轮特性分析无刷双馈风力发电机的性能受到风轮特性的影响，将风轮特性分析纳入设计过程是非常重要的。
通过对风轮叶片的形状、数量和材料等方面的优化设计，能够提高风轮的转动效率，从而提高发电机的整体性能。
2. 电磁特性分析发电机的电磁特性对其性能有着重要的影响。
在设计无刷双馈风力发电机时，需要考虑发电机的电磁场分布、磁通分布以及电磁耦合等问题，从而提高发电机的效率和输出功率。
3. 动力学特性分析发电机的动力学特性也是影响其性能的重要因素。
通过对发电机的旋转惯量、转子惯量和定子惯量等方面的分析，能够优化发电机的动态响应，提高其动态性能。
三、无刷双馈风力发电机的控制系统设计无刷双馈风力发电机的控制系统是保证其正常运行的关键。
在设计控制系统时，需要考虑到发电机的起动、同步、调速和保护等功能。
还需要考虑风能的不稳定性和环境的变化对控制系统的影响，确保发电机能够在各种工况下都能够运行稳定。
在控制系统的设计中，可以采用传统的PID控制器、模糊控制器或者神经网络控制器等方法，通过对风能信号和发电机状态信号的采集和处理，实现发电机的精准控制。