混合励磁电机的技术现状及新进展

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2023年励磁装置行业市场环境分析

2023年励磁装置行业市场环境分析励磁装置是一种电力设备，用于电机、发电机、变压器等电气设备的起动和稳定运行。

在现代化的工业生产中，励磁装置扮演着至关重要的角色。

目前全球市场对励磁装置的需求量不断增加，呈现出较为稳定的发展趋势，这是与电气工程的发展密切相关的。

一、市场背景随着各行各业对自动化技术的不断追求与研发，使得励磁装置成为电力行业的一项非常重要的设备。

励磁装置在石油、化工、煤炭、钢铁、轻工等多个领域中使用极其广泛。

尤其在发电行业，发电机是电力系统生产、传输和使用电能的重要设备，而励磁是它的关键组成部分之一。

随着电网的发展和技术的进步，发电机的功率和带负荷容量越来越大，励磁装置的自动化、数字化、智能化等方面的要求也越来越高。

二、行业现状1、国内市场概况国内励磁装置行业在电力工程市场中占有重要地位，且市场需求量稳定增长。

众所周知，目前我国经济正在快速发展，而电力行业是国民经济的中流砥柱，每年都有数万台或数百台电机、发电机及变压器被投入使用，而励磁装置则是这些设备的重要组成部分。

这也正是国内励磁装置市场的主要需求来源。

2、国际市场概况目前，世界上励磁装置市场已经形成了一些大的制造商和供货商，包括ABB、西门子、GE、ALSTM、AVR、REIVANTIPS等。

这些公司大部分来自欧洲和美国等工业强国，专门从事电气自动化控制和通信技术领域的研发和制造。

三、市场前景1、国内市场前景近年来，我国效益市场正加快对传统配电设备的淘汰，而国内大型电器企业对于自动化励磁装置、数字化励磁装置等高科技产品的研发和应用也在推进。

为了适应新时代的电力发展要求，未来，国内市场对励磁装置高端技术、服务及控制等方面将提出更高要求。

2、国际市场前景励磁装置在国际市场中的需求不断增加，未来几年国际市场规模也将持续扩大。

同时，发达国家对于励磁装置智能化、高效化方面的投入力度逐年加强。

由此，全球范围内的励磁装置行业市场前景广阔，发展前景乐观。

新型混合励磁同步电机的设计与分析

新型混合励磁同步电机的设计与分析摘要：交通电气化己经进入高速发展阶段，对电机系统的轻量化、安全性和效率提出了更高要求。

传统永磁电机具有高效高功率密度的优点，但磁通难以调节，存在弱磁调速困难和故障灭磁困难等难题。

电励磁同步电机控制简单，可以通过控制励磁电流的大小改变气隙磁场，实现电机调速的目的，但功率密度和效率较低。

混合励磁同步电机可以综合永磁电机和电励磁同步电机的优点，具有相对较好的电磁性能和弱磁调速能力。

但是，传统的混合励磁同步电机在设计中往往采用转子凸极中心对称放置的永磁体结构，使得电机的励磁转矩和磁阻转矩的最大值在不同的电流相位角处叠加，导致转矩成分不能被充分利用。

基于此，本文通过充分分析传统电励磁同步电机和传统混合励磁同步电机的结构特点和转矩特性，以励磁转矩和磁阻转矩能够在相同电流相位角处达到最大值为目标，提出一种具有非对称转子结构的新型混合励磁同步电机，不仅提升了电磁转矩，而且降低转矩脉动。

关键词：混合励磁同步电机；非对称转子；转矩密度一、引言自从法拉第在1821年发明世界上第一台电动机，近200年时间里电机迅速进入了人们生活的方方面面。

小到风扇、洗衣机，大到航天飞机、远洋货轮，电机早已经成为现代人生活的重要动力来源。

进入新世纪以来，随着我国经济社会的发展和世界能源结构的转变，节能减排成为全社会的共识，提高能源利用效率逐渐成为我们社会生产的发展方向。

因此如何提高电机的运行效率，成为了电机学研究的热门问题。

目前国内外高耗能行业单位产品能耗相差达10%,我国电机系统运行效率和国外先进技术的差距达到20%，可见我国在提高能效方面潜力巨大，任务艰巨。

我国的电机总耗电量约占全社会用电量的64%、工业用电的75%，可见电机作为生产生活中主要的用电终端设备，在系统能效提升中起到至关重要的作用，高效高性能电机是未来发展的核心与关键。

特别是在近年国家大力发展新能源汽车的背景下，电机、控制系统、电池及能量管系统成为各家车企的核心技术之一。

励磁系统控制关键技术与未来展望

励磁系统控制关键技术与未来展望摘要：控制励磁系统的目的是使机端电压在设备允许范围内保持恒定。

对机组侧来说，主要任务是使发电机输出电压接近额定电压，并无功功率调节，以确保发电机的安全和经济运行；对于电网侧，它们还具有支撑电压、电力系统的静态稳定性、抑制功率振荡和提高暂态稳定等特点。

近年来，以风能、太阳能为代表的新能源由于电压控制不足而被纳入有助于控制励磁系统的研究。

我们的电力系统正朝着“双高”方向发展，电力和电网结构正在发生巨大变化。

发电机电励磁控制技术是确保电力系统安全稳定运行的最具成本效益的手段之一。

关键词：励磁系统；自动电压调节器；同步发电机控制同步电机励磁在提高电力系统稳定性方面起着重要作用，因此同步发电机的励磁控制始终是学术界关注的焦点。

励磁控制的任务是使发电机端的电压保持恒定，达到迄今为止电压的最高精度，同时抑制振荡，提高电力系统的稳定性。

一、励磁调节器的控制方法发展1.线性单变量励磁控制。

1950年代的古典控制理论发展到了用传输函数对控制进行数学描述的成熟程度。

研究对象是线性输入输出系统。

在这种情况下，电机通ΔUt的P或PID励磁降低电机端电压偏差。

该方法的优点在于，控制参数可以用频率或根轨迹法的线性函数模型单变量法确定，简单可靠的算法在物理上正确、方便调整、应用技术上明确，可以抑制故障后电压波动，通过向磁系统提供渐进输出，在一定程度上有助于补偿磁电流的相位和负损耗扭矩，从而提高电机电压稳定性。

该方法的缺点是，它仅适用于单变量的线性系统，不适用于非线性、时变、耦合以及参数和结构不确定性的复杂对象，而不考虑其他变量兼顾功率Pe、发电机转速ω性能调节。

超前不一定与低频振荡频率相同，也无法补偿负阻尼所需的相位。

该控制系统必须不断调节电压偏差ΔUt，以区分正负阻尼的变化。

很难降低发电机电压，确保正阻尼，从而避免了系统低频的有限作用。

为了解决此方法的缺点，引入了几种新的PID控制，这些控制将PID与其他控制相结合，例如适应、模糊、神经PI等控制，在一定程度上提高了控制性能。

混合励磁电机的技术现状及新进展

混合励磁电机的技术现状及新进展宁银行;赵朝会;刘闯【摘要】在永磁电机的基础上,增设电励磁绕组,以辅助调节永磁磁场,形成混合励磁电机,融合了永磁电机和电励磁电机的优点,应用前景广阔.介绍了混合励磁电机的调磁原理;从电机原型的角度,分析了混合励磁电机的发展思路;以励磁方案为着眼点,提出了一种混合励磁电机的分析方法;结合混合励磁电机的电磁特性,研究了混合励磁电机应用于汽车、风力发电和航空航天等领域的控制方案和系统结构;提出了混合励磁电机技术的研究思路,展望了混合励磁电机的发展趋势.%When being equipped with the field winding for adjusting the magneticfield,permanent magnet motor was changed into hybrid excitation motor (HEM),a novel motor.The HEM combined the advantage of permanent motor machine and electrically excited motor,enjoying a wide application prospect.The flux-adjusting principle of HEM was presented.In the perspective of the machine prototype,the developing strategy of HEM was analyzed.A method,focusing on the excitation structure,was proposed to understand the HEM.Basing on the electromagnetic characteristic of HEM,the control ideas and systems configurations were researched for HEM used in some areas such as automobile,wind powergeneration,aviation and aerospace.At the end,recommended a guiding ideology to study HEM and outlooked its developing trend.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】13页(P1-12,26)【关键词】同步电机;磁通切换电机;混合励磁电机;拓扑结构;汽车用电机;风力发电机【作者】宁银行;赵朝会;刘闯【作者单位】上海电机学院电气学院,上海201306;上海电机学院电气学院,上海201306;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TM351高性能永磁材料、半导体器件和数字处理器的出现，为永磁电机的发展提供了物质基础和技术支撑。

小型水电站励磁系统现状分析及改造优化

小型水电站励磁系统现状分析及改造优化随着社会的发展，环保节能成为了一个热门的话题。

小型水电站因其清洁能源优势，越来越受到人们的关注。

小型水电站的发展离不开科技的支持，尤其是励磁系统的改良和优化。

本文将就小型水电站励磁系统现状进行分析，并提出改造优化的建议。

一、小型水电站励磁系统现状分析小型水电站励磁系统是指通过电磁感应原理，在旋转的水轮发电机中产生电动势，从而形成发电。

其原理比较简单，但是在实际运行中却存在一些问题。

以下是小型水电站励磁系统现状分析的主要内容：1. 励磁绕组的问题小型水电站的发电机由异步电机转变而来，励磁绕组采用串联的形式，通常是在发电机端子与调压器之间串联。

然而，由于水电站特殊的运行环境，励磁绕组经常受到严重的湿度和温度变化影响，容易导致对绝缘材料和铜线的破坏。

因此，提高励磁绕组质量是小型水电站励磁系统提高效率的关键。

2. 励磁控制系统的问题小型水电站励磁控制系统主要是由PID控制器和高速开关管构成，其磁通量调节范围较小，控制稳定性差，且容易产生自激振荡。

特别是运行在低负载下时，容易出现震荡现象，并且频率变化范围较大。

3. 变压器性能不佳变压器是小型水电站励磁系统的重要组成部分。

但是，现阶段的变压器容量小，性能差，电流变化范围小，调节精度不高，极限调节范围也较小。

这种情况导致了小型水电站励磁系统效率不高。

二、小型水电站励磁系统改造优化建议为了克服小型水电站励磁系统中存在的问题，需要进行改造和优化。

以下是改造和优化的主要建议：1. 采用直流励磁方式直流励磁是一种能够有效解决小型水电站励磁问题的方式。

它采用低电压的直流电流作为励磁电源，可以在较小的磁通量范围内实现磁通量的调节。

同时，直流励磁方式可以增加直流电路，减少高频振荡的发生，提高系统的控制精度和稳定性。

2. 优化励磁控制系统优化励磁控制系统可以改善小型水电站励磁系统的性能。

我们可以通过控制反馈增益及输出限制等手段改善PID控制器的稳定性。

励磁系统控制关键技术与未来展望

励磁系统控制关键技术与未来展望发布时间：2022-02-16T02:17:06.783Z 来源：《电力设备》2021年第12期作者：姜忠平[导读] 经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了科学技术的进步，全球能源危机以及发展带来的环境问题越来越引起人们的关注，在这种背景下，各国学者提出能源互联架构的设想——能源互联网。

（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司云南普洱 665000）摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了科学技术的进步，全球能源危机以及发展带来的环境问题越来越引起人们的关注，在这种背景下，各国学者提出能源互联架构的设想——能源互联网。

电能路由器是融合了信息技术与电力电子变换技术的装备，具有能实现新能源的高效利用、电能潮流可控分配、端口的即插即用、电网的故障隔离和容错运行能力的特点，是实现能源互联网的关键设备。

发电机励磁系统控制技术对保证电力系统安全、稳定运行意义重大，本文主要对励磁系统控制关键技术与未来展望做论述，详情如下。

关键词：励磁系统；控制；技术；未来展望引言励磁系统担负着电压控制、无功分配及提高发电机并列运行稳定性等任务，是发电机极其重要的组成部分。

因而，对励磁系统新技术的研究和应用一直是电力行业工作者不变的课题。

随着电力生产行业技术和网络通讯技术的不断发展，励磁系统的技术也在不断革新。

1励磁在线监测信息系统励磁在线监测信息系统有三层结构，包括现地层、应用层以及用户端，主要由现地励磁在线监测装置、通讯装置、数据库服务器、管理服务器、工作站、打印机组成。

现地励磁在线监测装置主要采集励磁系统全部信息，通过通讯装置传输至主干网络，数据库服务器对全部数据进行分类并保存，再由管理服务器对数据进行处理、分析、在线诊断，并将结果远程传输至用户端进行画面展示。

工作站的作用可以在应用层对整个励磁在线监测信息系统进行维护、升级，同时也能进行数据读取、励磁系统信息画面展示、录波文件、报表文件生成及拷贝。

混合励磁电机技术

背景
随着新型稀土永磁材料钦铁硼（NdFeB）性价比的不断提高，永磁无刷直流（BLDG）电机和永磁同步（PMSM）电机等稀土永磁电机，以其体积小、效率高、动态响应特性好等优点在越来越多的工业驭动和伺服控制领域得到广泛应用。但由于永磁材料的固有特性，永磁电机内气隙磁场基木保持恒定，用作电动运行时，调速范围有限，在诸如航空航大、电动汽车等需宽调速直接驭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，实现气隙磁场灵活调节的“混合励磁”思想的提出，得到国内外电机界学者的认可与，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，在权威期刊和国际会议上，不时有与混合励磁电机相关的文章出现降。美国威斯康星大学著名电机专家教授在混合励磁电机技术方而已经进行了卓有成效的研究，并有多项涉及混合励磁电机及其应用的专利公布。此外，国外某些驭动系统公司还推出了相关的混合励磁电机产品，目前，美国TIMKEN公司研发的盘式车轮转子磁极分割型混合励磁电机驭动系统已在电动汽车驭动领域获得初步应用。
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图1混介励磁电动机变速驱动系统结构框图混合励磁电机控制的关键在于通过电枢电流与励磁电流适当地协调控制，满足不同变速驭动系统特定的性能指标。
图1为混合励磁电机变速3动系统典型控制原理框图。由于可控电励磁电流变量的引入，系统需要增加额外的励磁电流分配控制器和励磁电流控制器对励磁电流进行调节与控制，虽然控制手段更加灵活，但也增加了控制系统的复杂性。
控制技术应用与分析
法国学者Y.
发展趋势Biblioteka 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。

混合励磁同步电机及其控制技术

图 4 PM 计算结果
3 试验结论由上述试验结果可以看出，称重室的湿度范围变小，
将导致不同时间段的颗粒采集滤纸的称重结果差值大，波动范围超过 80%，最终影响 PM 的计算结果。
滤纸称重过程中，称重数值一直下降的可能原因是称重室的相对湿度小，而颗粒采集后的滤纸由于含有排气中的水分，大于称重室湿度，导致颗粒采集后的滤纸上面水分不断蒸发，无法得到稳定的测量值。
3 并联磁势混合励磁同步电机结构分析电子定子组成包括：定子铁心、定子绕组、定子背轭。其中，定子铁心被直流环形励磁绕组分为 N 极侧铁心与 S 极侧铁心，定子背轭将 N 极与 S 极在机械上与磁场上连接。此外，电机转子也可以划分为 N 极永磁体与铁心交叉排布与 S 极永磁体与铁心极交叉排布。两部分间的永磁体交错，在磁极和转轴中存在转子背轭，使各级与磁场关联。因为电机中分为励磁电流与永磁体，进而磁场也有两个且磁路不同。根据励磁电力产生的磁场路径分析可以看出气隙磁场为两个磁源产生的合成磁场。把转子磁极呈平面展开，轴向磁场扩大因为相同一侧的铁心极与永磁体磁场方向一致，气隙中变换能量的周向磁场降低，达到弱磁效果。反之，当磁场降低后会产生能量改变进而增强磁场效果。由此可知，借助励磁电流能够对永磁中的气隙磁场控制。曾有人对该电机展开研究分析，把 CPPM 混合励磁同步电机划分为径向磁场与轴向磁场。不同绕组结构参数相同，在空间上有 120毅相位差的三相绕组较为三相对称绕组。当定子被环直流励磁绕组时，转为划分为 N 极与 S 极，不同极端与永磁、铁芯连接，不同磁势源磁路没有联系，呈并联磁路形成主磁场。此外，也有人对轴向磁场 CPPM 混合励磁同步电机拓扑结构进行研究，分为 KAMAN 结构与单定子、TORUS 结构。这种类型电机运行原理和径向磁路 CPPM 混合励磁同步电机相近，结构较短，工艺技术制作难度较大。国外也有学者提出组合转子混合励磁电机，电机应用普通交流电机定子，转子分为 ALA 转子与表贴式永磁转子。此外，我国也有一些学者对并联磁势混合励磁同步电机展开研究，例如：混合励磁无爪极电动机，有效提升了发电机功率密度。同时，负载波动条件下输出的电压较为稳定。混合励磁状态为转子、定期同步，不同磁路转子磁路呈独立状态。根据组成划分种类，后面就写永磁、电励磁（凸极、赫尔）等，永磁与励磁绕组全部于定子中，转子结构较为单一。励磁与永磁处于一定模式下达到对 DSPN 电机的弱磁控制。HESM 组成元素较多，根据电磁关系分析 HESM 增加了可控制电流的励磁绕组，dp0 坐标系统依然适合应用。因为定子坐标中的 HESM 公式是和转子瞬时位置连接的非线性微分公式，不过只能用在与转子保持相同转速的 dp0 坐标轴系统的改变微分公式的非线性联系。把电机中心点应用于不同相电流方向依据，磁链和电流方向也应满足相关概念要求。永磁产生的主磁选择 d 轴正向，q 轴超前 d 轴正方向 90毅电角度。 4 混合励磁同步电机控制技术分析 HESM 控制作用集中于几点：第一，处于标准运行内的非电流会出现较大扭矩。第二，弱磁处于恒功率条件下的电机运行将超出标准转速要求。对此，如何根据荷载状态将增磁、永磁、弱磁实现有效接入、怎样找到适合运行状

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电札西洲
应同２０１７，４４（５）
综
述《ＥＭＣＡ
ห้องสมุดไป่ตู้
混合励磁电机的技术现状及新进展水
宁银行 ’ ，赵朝会’ ，刘闯（１．上海电机学院电气学院，上海２０１３０６；２１００１６）２．南京航空航天大学自动化学院，江苏南京
ｗａｓｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏｈｙｂｒｉｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｏｔｏｒ（ＨＥＭ），ａｎｏｖｅｌｍｏｔｏｒ．ＴｈｅＨＥＭｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅａｄｖｎｔａａｇｅｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔ
Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｂｅｉｎｇｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｆｅｌｄｗｉｎｄｉｎｇｆｏｒａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄ，ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏｔｏｒ
摘
要：在永磁电机的基础上，增设电励磁绕组，以辅助调节永磁磁场，形成混合励磁电机，融合了永磁
电机和电励磁电机的优点，应用前景广阔。介绍了混合励磁电机的调磁原理；从电机原型的角度，分析了混合励磁电机的发展思路；以励磁方案为着眼点，提出了一种混合励磁电机的分析方法；结合混合励磁电机的电磁特性，研究了混合励磁电机应用于汽车、风力发电和航空航天等领域的控制方案和系统结构；提出了混合励磁
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ，ＳｈａｎｇｈａｉＤｉａｎｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，
ｍｏｔｏｒｍａｃｈｉｎｅａｎｄｅｌｅｃｔｉｒｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｍｏｔｏｒ，ｅｎｊｏｙｉｎｇａｗｉｄｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｔｈｅｌｆｕｘ — ａｄｊｕｓｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ
ＯｖｅｒｖｉｅｗａｎｄＮｅｗＰｒｏｃｅｓｓｏｆＨｙｂｒｉｄＥｘｃｉｔａｔｉｏｎＭｏｔｏｒ
ＮＩＮＧＹｉｎｈａｎｇ，ＺＨＡＯＣｈａｏｈｕｉ，ＬＩＵＣｈｕａｎｇ
电机技术的研究思路，展望了混合励磁电机的发展趋势。
关键词：同步电机；磁通切换电机；混合励磁电机；拓扑结构；汽车用电机；风力发电机
中图分类号：ＴＭ３５１
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７３－６５４０（２０１７）０５ — ０００１・１２
ＨＥＭｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｎｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＨＥＭｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｍｅｔｈｏｄ，ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅＨＥＭ．ＢａｓｉｎｇｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｏｆＨＥＭ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｉｄｅａｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｒｅｓｅｒｃａｈｅｄｆｏｒＨＥＭｕｓｅｄｉｎｓｏｍｅａｒｅａｓｓｕｃｈａｓａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ａｖｉａｔｉｏｎａｎｄａｅｒｏｓｐａｃｅ．Ａｔｔｈｅｅｎｄ，ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄａｇｕｉｄｉｎｇｉｄｅｏｌｏｇｙｔｏｓｔｕｄｙＨＥＭａｎｄｏｕｔｌｏｏｋｅｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ．