[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN109302039B - 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法 - Google Patents

永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109302039B
CN109302039B CN201811238078.1A CN201811238078A CN109302039B CN 109302039 B CN109302039 B CN 109302039B CN 201811238078 A CN201811238078 A CN 201811238078A CN 109302039 B CN109302039 B CN 109302039B
Authority
CN
China
Prior art keywords
primary
magnetic
synchronous linear
electric generator
linear electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811238078.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109302039A (zh
Inventor
温鲜慧
王爱玲
代雨婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Chuanglian Intelligent Technology Co Ltd That
Original Assignee
Shenzhen Chuanglian Intelligent Technology Co Ltd That
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Chuanglian Intelligent Technology Co Ltd That filed Critical Shenzhen Chuanglian Intelligent Technology Co Ltd That
Priority to CN201811238078.1A priority Critical patent/CN109302039B/zh
Publication of CN109302039A publication Critical patent/CN109302039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109302039B publication Critical patent/CN109302039B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/20—Estimation of torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法，所述同步直线发电机包括初级和次级，所述初级上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈，所述次级由多个与初级对应的次级单元组成，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥，所述次级单元的各个隔磁磁桥对应的中轴处均设有一个永磁体；同个次级单元内的永磁体磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体磁极方向相反。本发明实施例采用辅助齿和斜槽去削弱纵向端部效应，降低推力波动，进而防止气隙磁场发生畸变而导致转矩波动发生恶化。

Description

永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法
技术领域
本发明涉及直线发电机技术领域，尤其涉及一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法。
背景技术
随着社会经济的发展，电能的产生与使用正变得越来越普遍。其中电能可以由火力发电、水力发电、太阳能发电和风力发电等方式获取，在中国火力发电占据主要地位。但是，火力发电产生的空气污染物正使自然环境和人类健康面临严重的压力。而波浪能作为一种新能源，因其具有高能量密度、丰富的全球储量、广泛的应用前景、良好的可预测性，正受到越来越多的关注。直驱式波浪能发电系统采用直线电机可以直接将波浪的直线运动转换成电能，省去中间传动装置。除此之外，相比于其他波浪能发电系统，直驱式波浪发电系统需要更少的离岸维护。因此，直驱式波浪能发电系统被认为是最灵活的离岸式波浪能发电装置之一，具有很好的应用前景。
对于直驱式系统而言，直线电机可以采用几种不同的结构。在这些结构中，永磁辅助磁阻同步电机(PM-assisted reluctance synchronous machine，简称PMRSM)具有功率密度大、效率高的特点。但是会产生纵向端部效应，使气隙磁场发生畸变，恶化转矩波动。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法，以使能够削弱纵向端部效应的影响。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机，包括初级和次级，所述初级上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈，所述次级由多个与初级对应的次级单元组成，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥，所述次级单元的各个隔磁磁桥对应的中轴处均设有一个永磁体；同个次级单元内的永磁体磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体磁极方向相反。
进一步地，所述初级的直轴与次级的直轴相距45度。
进一步地，所述初级的左右两端分别设有左辅助齿、右辅助齿；所述初级槽的底宽度wsb＝1.1wrt；初级的齿宽wpt＝1.2wrt；初级的齿距ptp＝1.5wrt；左辅助齿wlt＝3.5wrt；wrt为右辅助齿；隔磁磁桥高度hb＝0.2wrt；隔磁磁桥宽度wb＝0.5wrt。
进一步地，所述初级中设有斜槽。
相应地，本发明实施例还提供了一种永磁辅助磁阻同步直线发电机的控制方法，应用于上述的永磁辅助磁阻同步直线发电机中，包括：构建永磁辅助磁阻同步直线发电机的数学模型；通过有限元分析数据得到相电流；根据相电流计算得到直轴电流、交轴电流；通过数学模型计算得到对应的直轴磁链、交轴磁链；根据直轴电流、交轴电流、直轴磁链、交轴磁链计算得到转矩方程，并根据转矩方程对所述同步直线发电机运行速度进行控制，其中，转矩方程如下所示：
P是极对数，λd、λq、id和iq分别是是直轴磁链、交轴磁链、直轴电流和交轴电流，λpm是永磁磁链。
本发明实施例通过提出一种永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法，采用辅助齿和斜槽去削弱纵向端部效应，降低推力波动，进而防止气隙磁场发生畸变而导致转矩波动发生恶化。
附图说明
图1是本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的结构示意图。
图2是本发明实施例的直轴磁路的示意图。
图3是本发明实施例的交轴磁路的示意图。
图4是本发明实施例的初级的结构示意图。
图5是本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的控制方法的流程图。
图6是本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的发电回路的电路图。
图7是本发明实施例的空载磁链的变化曲线示意图。
图8是本发明实施例的空载电压的变化曲线示意图。
图9是本发明实施例的A相电压谐波的变化曲线示意图。
附图标号说明
初级 10
线圈 11
次级 20
隔磁磁桥 21
永磁体 22。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
请参照图1，本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机包括初级10和次级20。
初级10上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈11，所述次级20由多个与初级10对应的次级单元组成，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥21，所述次级单元的各个隔磁磁桥21对应的中轴处均设有一个永磁体22；同个次级单元内的永磁体22磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体22磁极方向相反。由于永磁体22的磁导率与空气近似，所以永磁体22仅仅影响交轴磁路。在永磁体22的辅助作用下，本发明实施例可以获得更多的转矩。图2和图3分别展示了本发明实施例的直(d)轴和交(q)轴磁路，隔磁磁桥21增大了q轴磁阻，也就是降低了q轴电感，进而增大了转矩。
作为一种实施方式，初级10的直轴与次级20的直轴相距45度。本发明实施例为了拥有最大转矩(不考虑磁路饱和)，初级10的直轴(d轴)与次级20的直轴(d轴)始终相距45度。
请参照图4，作为一种实施方式，初级10左右两端分别设有左辅助齿、右辅助齿；所述初级槽的底宽度wsb＝1.1wrt；初级10的齿宽wpt＝1.2wrt；初级10的齿距ptp＝1.5wrt；左辅助齿wlt＝3.5wrt；wrt为右辅助齿；隔磁磁桥21高度hb＝0.2wrt；隔磁磁桥21宽度wb＝0.5wrt。初级10与次级20的不对称造成了左右辅助齿宽度优化过程中不一致。
作为一种实施方式，所述初级10中设有斜槽。本发明实施例采用辅助齿和斜槽去削弱纵向端部效应，降低推力波动，进而防止气隙磁场发生畸变而导致转矩波动发生恶化。
请参照图5，本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的控制方法，应用于上述的永磁辅助磁阻同步直线发电机中，包括：构建永磁辅助磁阻同步直线发电机的数学模型；通过有限元分析数据得到相电流；根据相电流计算得到直轴电流、交轴电流；通过数学模型计算得到对应的直轴磁链、交轴磁链；根据直轴电流、交轴电流、直轴磁链、交轴磁链计算得到转矩方程，并根据转矩方程对所述同步直线发电机运行速度进行控制，其中，转矩方程如下所示：
P是极对数，λd、λq、id和iq分别是是直轴磁链、交轴磁链、直轴电流、交轴电流，λpm是永磁磁链。
作为一种实施方式，所述同步直线发电机的电压调整率fvr，内功率因数fip和输出电压波动rov为：
其中，Um和Im分别为所述同步直线发电机在最大输出功率时的输出电压和输出电流；Uo、UA-UC、IA-IC、P、Umax、Umin和Uavg分别是空载输出电压、三相电压、三相电流、输出功率、输出电压的最大值、最小值和平均值。Pm和Um与v之间有着相近的线性变化率，同时Im近似保持不变。因此本发明实施例适合恒电流负载。
本发明实施例的三相电枢绕组与外电路连接(见图6)，可以得到PMRSLG发电回路。在图6中，LA、LB、LC、D1-D6、R、I和U分别代表三相绕组、二极管、负载电阻、负载电流和负载电压。
图7所示为本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的空载磁链(v＝9m/s)。从图中可以看出，A相磁链幅值是三相磁链幅值中最大者，这是因为B相和C相作为边端相受到纵向端部效应的影响。图8所示为本发明实施例的永磁辅助磁阻同步直线发电机的空载电压(v＝9m/s)。由图8，可以得到A相空载电压谐波分量，见图9。从图9可以看出，3次谐波是A相电压主要谐波分量，对A相电压具有较明显负作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (4)

1.一种永磁辅助磁阻同步直线发电机，包括初级和次级，所述初级上开设有多个初级槽，初级槽内均设有线圈，所述次级由多个与初级对应的次级单元组成，其特征在于，所述次级单元内由上到下依次等距设有多个同轴的隔磁磁桥，所述次级单元的各个隔磁磁桥对应的中轴处均设有一个永磁体；同个次级单元内的永磁体磁极方向相同；相邻的两个次级单元的永磁体磁极方向相反；所述初级的左右两端分别设有左辅助齿、右辅助齿。
2.如权利要求1所述的永磁辅助磁阻同步直线发电机，其特征在于，所述初级的直轴与次级的直轴相距45度。
3.如权利要求1所述的永磁辅助磁阻同步直线发电机，其特征在于，所述初级槽的底宽度wsb＝1.1wrt；初级的齿宽wpt＝1.2wrt；初级的齿距ptp＝1.5wrt；左辅助齿wlt＝3.5wrt；wrt为右辅助齿；隔磁磁桥高度hb＝0.2wrt；隔磁磁桥宽度wb＝0.5wrt。
4.如权利要求1所述的永磁辅助磁阻同步直线发电机，其特征在于，所述初级中设有斜槽。
CN201811238078.1A 2018-10-23 2018-10-23 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法 Active CN109302039B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811238078.1A CN109302039B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811238078.1A CN109302039B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109302039A CN109302039A (zh) 2019-02-01
CN109302039B true CN109302039B (zh) 2019-08-27

Family

ID=65157695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811238078.1A Active CN109302039B (zh) 2018-10-23 2018-10-23 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109302039B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112615515A (zh) * 2020-12-04 2021-04-06 南京航空航天大学 双边错位磁障永磁辅助磁阻同步直线电机
CN112821709A (zh) * 2021-01-29 2021-05-18 同济大学 一种双边短初级同步磁阻直线电机
CN112953159B (zh) * 2021-04-26 2022-07-12 合肥工业大学 一种高推力密度的双边型永磁辅助直线同步磁阻电机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103095078B (zh) * 2011-11-01 2015-09-16 上海富田电气技术有限公司 一种带辅助永磁体的横向叠片式同步磁阻电机
CN104901452B (zh) * 2015-05-12 2017-10-27 上海吉亿电机有限公司 一种可用于高速场合的永磁辅助同步磁阻电机转子
US10256708B2 (en) * 2016-09-22 2019-04-09 General Electric Company Electric machine
CN206962559U (zh) * 2017-05-25 2018-02-02 日本电产株式会社 转子、具有该转子的马达以及具有该马达的电驱动装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109302039A (zh) 2019-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boldea et al. Reluctance electric machines: design and control
Chen et al. Modern electric machines and drives for wind power generation: A review of opportunities and challenges
CN109302039B (zh) 永磁辅助磁阻同步直线发电机及其控制方法
Zhao et al. Improvement of power factor in a double-side linear flux-modulation permanent-magnet motor for long stroke applications
CN103887908B (zh) 一种无刷谐波励磁同步电机
WO2007037140A1 (ja) 分散電源用発電装置の主回路
Xu et al. Decoupling control of a dual‐stator linear and rotary permanent magnet generator for offshore joint wind and wave energy conversion system
CN106169896A (zh) 永磁同步发电机的控制器及转子磁链在线修正方法和装置
Cheng et al. Analysis and optimization of a five-phase hybrid excitation flux switching machine based on the consistency and complementarity principle
CN103812294A (zh) 一种五相双凸极电机
CN102347718B (zh) 一种磁悬浮开关磁阻发电机
CN106849396A (zh) 一种单层集中绕组直流注入型游标磁阻电机
Ma et al. Influence of armature windings pole numbers on performances of linear permanent-magnet vernier machines
JP4804211B2 (ja) 分散電源用発電装置の直流出力回路
CN202395542U (zh) 一种多绕组双凸极发电机及输出变换与控制装置
CN104682800B (zh) 一种实现同步发电机复励特性的齿谐波线圈匝数确定方法
Cao et al. A double fed three-phase flux-switching linear motor with complementary magnet circuit for urban rail transit
CN103904856B (zh) 一种具有初始自励磁能力的无刷谐波励磁同步发电机
CN108258820B (zh) 一种非重叠绕组齿槽型双转子永磁同步电机
JP5147339B2 (ja) 分散電源用発電装置
CN112832951B (zh) 一种18相风力发电系统及其控制方法
Deiana et al. Extensive losses estimation of a novel high-speed permanent magnet synchronous machine for flywheel energy storage systems
Padinharu et al. Effect of airgap length on electromagnetic performance of surface mounted permanent magnet Vemier machine
Amuhaya et al. Design analysis of a hybrid-PM synchronous generator for wind energy applications
WO2022166229A1 (zh) 一种铁心磁路复用冗余功率驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant