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1.项目基本情况：无刷双馈电机属于电机技术领域，该电机采用绕线型转子绕组并在设计中利用了齿谐波磁动势的自然属性，提出和采用基于“驻波理论”的绕组设计方法，获得比现有特殊笼型绕组转子或其它转子更好的技术性能。无刷双馈电机... 详细信息

标准号: 1400310005

1.项目基本情况：无刷双馈电机属于电机技术领域，该电机采用绕线型转子绕组并在设计中利用了齿谐波磁动势的自然属性，提出和采用基于“驻波理论”的绕组设计方法，获得比现有特殊笼型绕组转子或其它转子更好的技术性能。无刷双馈电机采用电网电源和变频电源同时供电的方式，其特点是无刷结构、运行可靠和所需变频器电压等级低、容量小等。适用于变频调速系统，也能作为发电机运行，用于风力或水力发电等需要做到变速恒频输出电能的场合。2．研究成果及创新性：无刷双馈电机提出一种新型绕线转子绕组，其指导思想是利用绕组齿谐波磁势产生两个旋转方向相反的主波磁势，同时利用绕线型转子绕组在槽数扩展、线圈匝数及接法、节距选择等方面的灵活性来消除其余谐波磁势分量，以获得双正弦转子绕组，在控制方法上，提出采用双矢量坐标变换技术，对无刷双馈电机的工频绕组和变频绕组空间旋转磁场分别进行解耦控制，并通过对变频绕组的控制，实现对工频绕组和变频绕组两个定子绕组的功率、电流控制，为无刷双馈电机进入工业领域实用化提供了新的基础。3．研究水平：无刷双馈电机作为变速恒频发电机已经在船舶轴带发电系统中推广应用，“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”已于2012年2月5日通过了由湖北省科技厅组织的鉴定，鉴定结论为国际首创、国际先进。作为电动机变频调速系统，已可在风机、水泵类负载中应用，成果“无刷双馈电动机变频调速系统”己于2012年2月18日通过湖北省科技厅组织的鉴定，鉴定专家包括饶芳权院士、顾国彪院士、陈伯时教授等国内电机与电力电子行业的著名权威专家，鉴定结论为国际首创、国际领先。

关键词：无刷双馈电机变速恒频发电机绕组设计方法

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无刷双馈电机伺服系统的最大转矩电流比控制研究

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制造技术与机床 2025年第2期 129-136页

作者：齐彦王楠楠刘贺强肖博周雪鹏魏宁于光绪张胤通用技术集团机床工程研究院有限公司北京100102

针对无刷双馈电机在空载和轻载工况运行时存在定子电流大的问题,提出了一种最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)的控制方法。首先,给出无刷双馈电机以控制电机电流源、功率电机电压源作为供电输入的状态空间模型;其次,通过... 详细信息

针对无刷双馈电机在空载和轻载工况运行时存在定子电流大的问题,提出了一种最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)的控制方法。首先,给出无刷双馈电机以控制电机电流源、功率电机电压源作为供电输入的状态空间模型;其次,通过构造拉格朗日辅助函数并强制控制电机定子电流的导数为零推导出MTPA控制律;然后,将MTPA控制与直接反馈控制(direct feedback control,DFC)相结合实现无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)的优化控制;最后,通过仿真验证了所提出的MTPA控制方案可以明显减小无刷双馈电机的定子电流,空载情况下控制电机(control machine,CM)定子电流降低98.3%,功率电机(power machine,PM)定子电流降低66%,加载情况下控制电机定子电流降低57.5%,功率电机定子电流降低54%,明显降低系统铜耗并提高电机运行效率。

关键词：无刷双馈电机状态空间模型最大转矩电流比直接反馈控制铜耗

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绕线式无刷双馈电机电感参数研究

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黑龙江电力 2025年第1期47卷 67-75页

作者：吕品刘路路商泽华王宁黑龙江科技大学电气与控制工程学院哈尔滨150022

针对绕线式无刷双馈电机电感参数计算方法不完善问题,从电机内部磁场和单个线圈磁动势空间分布入手,用新型解析法对绕线式无刷双馈电机电感参数进行了研究。阐述一种无刷双馈电机多跨距绕线式转子结构,由单一线圈的磁动势拓展到一相绕... 详细信息

针对绕线式无刷双馈电机电感参数计算方法不完善问题,从电机内部磁场和单个线圈磁动势空间分布入手,用新型解析法对绕线式无刷双馈电机电感参数进行了研究。阐述一种无刷双馈电机多跨距绕线式转子结构,由单一线圈的磁动势拓展到一相绕组的磁动势,求得定子绕组主电感计算公式。计算定子槽漏感时引用一种新的方法-“分层分区法”。在圆柱坐标系下建立一相绕组的磁场模型,利用离散化Bio-Savart定律、叠加原理和关联矩阵探求定子绕组端部漏感。定子绕组谐波漏感的计算理念是用线圈间总电感减去基波电感,借用关联矩阵求出各相谐波漏电感。以1台容量为700 kVA且效率较高的多跨距绕线式转子无刷双馈电机为样机,通过有限元法验证了该计算电感方法的正确性与准确性。

关键词：无刷双馈电机电感参数解析法关联矩阵有限元法

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无刷双馈电机时步有限元分析

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中国电机工程学报 2008年第21期28卷 123-127页

作者：王爱龙熊光煜太原理工大学电气与动力工程学院山西省太原市030024

为准确计算无刷双馈电机的暂态或稳态特性及其相应的磁场分布,提出一种场路耦合运动问题的二维时步有限元方法。其特点是:铁心饱和以及转子导条集肤效应可以直接在场的计算过程中加以考虑;采用的电路方程可以方便地处理无刷双馈电机定... 详细信息

为准确计算无刷双馈电机的暂态或稳态特性及其相应的磁场分布,提出一种场路耦合运动问题的二维时步有限元方法。其特点是:铁心饱和以及转子导条集肤效应可以直接在场的计算过程中加以考虑;采用的电路方程可以方便地处理无刷双馈电机定子绕组和转子端环的各种特殊连接方式,电压源可以是任意电压波型;三维端部效应可以通过传统的方法在电路参数中加以修正;采用耦合与约束方程来处理转子转动问题,而无须不断地对转子重新进行刨分。通过一台样机的算例和实验结果对比,表明所提出的方法是可行的。

关键词：无刷双馈电机时步有限元法场路耦合磁场分布

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无刷双馈电机的电磁设计特点

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中国电机工程学报 2001年第7期21卷 107-110页

作者：杨顺昌重庆大学电气工程学院重庆400044

在无刷双馈电机运行原理的基础上 ,分析了其电磁设计特点 ,主要的内容包括如何确定电机的计算功率及主要尺寸。

关键词：无刷双馈电机电磁设计自级联电机

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无刷双馈电机的转差型矢量控制

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控制与决策 2019年第3期34卷 649-654页

作者：夏超英于佳丽田聪颖侯晓鑫天津大学电气自动化与信息工程学院天津300070

针对无刷双馈电机,提出一种转差型矢量控制策略.首先,在任意旋转mt坐标系下,推导无刷双馈电机的状态空间模型;然后,给出转差型矢量控制系统设计方法,根据控制电机转子磁链给定值和转矩给定计算控制电机电流分量和转差给定,通过调节控制... 详细信息

针对无刷双馈电机,提出一种转差型矢量控制策略.首先,在任意旋转mt坐标系下,推导无刷双馈电机的状态空间模型;然后,给出转差型矢量控制系统设计方法,根据控制电机转子磁链给定值和转矩给定计算控制电机电流分量和转差给定,通过调节控制电机定子电流励磁分量、转矩分量对转子磁链和转矩进行控制.仿真结果显示,所提出控制策略对指令的跟踪性能和对负载的调节能力优异,对参数偏差具有鲁棒性.

关键词：无刷双馈电机统一坐标状态空间模型磁场定向矢量控制转差控制

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无刷双馈电机研究综述与展望

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电工技术学报 2024年第2期39卷 397-422页

作者：于克训陈曦谢贤飞赵探探潘卫东强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点... 详细信息

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点,综合考虑性能指标与结构工艺,提出了转子双套绕组的发展方向;梳理了无刷双馈电机的稳态等效电路模型及基于各类数学模型的优化设计方法,针对现存难以完整考虑不同转速工况性能的不足,阐明了利用新型同步-异步相串联等效电路进行优化设计的思路;对比分析了经典及新近出现的无刷双馈电机控制系统拓扑和控制策略特点,面向典型电动、发电工况建立了完整的电机及控制系统。最后,对无刷双馈电机的上述理论研究问题及工业应用的发展方向进行了总结阐述,为该类电机的深入研究及加快推广应用提供参考和指导。

关键词：无刷双馈电机命名原则定转子方案等效电路优化设计控制系统

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无刷双馈电机反馈线性化控制方法

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电工技术学报 2020年第7期35卷 1387-1397页

作者：夏超英张耀华郭海宇天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

该文首先给出控制电机电流源供电时无刷双馈电机在转子坐标系下的状态空间模型,经旋转坐标变换得到控制电机同步坐标系下的仿射非线性状态空间模型,分析其静态直流特性。以此为基础应用反馈线性化方法解决无刷双馈电机的解耦控制问题,... 详细信息

该文首先给出控制电机电流源供电时无刷双馈电机在转子坐标系下的状态空间模型,经旋转坐标变换得到控制电机同步坐标系下的仿射非线性状态空间模型,分析其静态直流特性。以此为基础应用反馈线性化方法解决无刷双馈电机的解耦控制问题,得到控制电机同步坐标系下的解耦控制方法及其实现的必要条件,给出相关参数的折算方法和测试方法。仿真结果证明该文给出的控制方案的有效性和鲁棒性。

关键词：无刷双馈电机反馈线性化解耦控制同步坐标系鲁棒性

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无刷双馈电机等效电路模型与特性分析

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中国电机工程学报 2018年第14期38卷 4222-4231页

作者：于克训汤鹏强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

无刷双馈电机因其较高的可靠性以及较小的变换器容量受到了广泛的关注,特别是在变速恒频发电以及变速驱动等领域有着广泛的应用前景。而绕线式无刷双馈电机由于其较小的谐波含量,在众多转子结构形式中脱颖而出。目前已有文献对无刷双馈... 详细信息

无刷双馈电机因其较高的可靠性以及较小的变换器容量受到了广泛的关注,特别是在变速恒频发电以及变速驱动等领域有着广泛的应用前景。而绕线式无刷双馈电机由于其较小的谐波含量,在众多转子结构形式中脱颖而出。目前已有文献对无刷双馈电机的理论研究不足,还没有能够全面、准确地阐述其运行原理及特性的分析模型。该文从电机物理模型出发,建立了全部折算到转子侧的无刷双馈电机等效电路模型——异步–同步相串联的等效电路模型,应用该模型进行了电机的运行特性分析,阐明了无刷双馈电机所具有的异步特性、同步特性以及两者的叠加特性,得出了相应的特性曲线,特别是电磁转矩特性曲线。分析结果表明,无刷双馈电机的特性相当于两台有刷双馈电机的串联耦合所得到的特性,即两对异步–同步特性的串联叠加。结合对实际无刷双馈电机设计方案的分析计算,进一步阐述了该电路模型对无刷双馈电机设计及调节控制的指导作用。

关键词：无刷双馈电机等效电路异步特性同步特性

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无刷双馈电机能量传递关系和功率因数特性的实验研究

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中国电机工程学报 2011年第6期31卷 92-97页

作者：张爱玲熊光煜刘振富王建华周赞强太原理工大学电气与动力工程学院山西省太原市030024

在不同的运行方式下,无刷双馈电机控制绕组具有能量双向流动的特点。目前对该课题已有的研究成果中定性分析多、实验数据少,且没有正确反映能量传递关系。提出对应于一定的频率和负载转矩,无刷双馈电机在亚同步电动(或超同步发电)状态... 详细信息

在不同的运行方式下,无刷双馈电机控制绕组具有能量双向流动的特点。目前对该课题已有的研究成果中定性分析多、实验数据少,且没有正确反映能量传递关系。提出对应于一定的频率和负载转矩,无刷双馈电机在亚同步电动(或超同步发电)状态下控制绕组的能量并非总是回馈到逆变器,而是与其端电压、相应频率下的开路电压以及逆变器的直流侧电压有关。在此基础上,将电机的功率因数、运行效率以及稳定性与能量传递关系结合起来进行研究。样机实验结果表明,双馈运行状态下对应于某一确定的转速和负载,在满足系统稳定运行的条件下,调节控制绕组电压使其约为对应的开路电压,可以提高电机的运行效率。

关键词：无刷双馈电机能量传递功率因数特性效率实验研究

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