横向磁通直线开关磁阻发电机系统参数匹配设计和最佳波能吸收控制策略研究

基本信息
批准号:51407137
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:杜锦华
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐明,郁亚南,刘少坤,陈勇,陈佳乾
关键词:
开关磁阻电机设计直线电机电机控制横向磁通
结项摘要

In the research context of direct driven wave energy generation system,this project proposes a improved structure of a cylindrical, mutual inductance coupled transverse flux linear switched reluctance generator system. The new system not only keeps the merits of high reliability of switched reluctance machine and independent electric and magnetic circuit of transverse flux machine, but also improves the power density by mutual inductance coupling. Based on finite element analysis, the effects of coupling and leakage magnetic fields on generator parameters and performances are analyzed and parameterized 3D-electromagnetic field model of generator is built. Secondly, generator performance requirements are deduced to meet the optimum wave energy conversion, and parameter matching method is studied based on global optimization theory,which considers the overall generating power performance and generator efficiency. Thirdly, the optimal wave energy absorbing control strategy is researched through the analysis of dynamic characteristics of power systems and the study of resonance theory. And then generator system integrated model considered mutual inductance coupling effects among segments and phases is built based on the finite element electromagnetic characteristics library, and is used to simulate the static characteristics and dynamic response of the generator system under different wave and working areas. Finally,the experimental platform is constructed using dSPACE real-time simulation system as the key control module, and theoretical analysis and control strategy are tested and verified.

本项目以直驱式波浪能发电系统为研究背景,在已有的研究基础上提出一种圆筒型互感耦合横向磁通直线开关磁阻发电机系统结构,既继承了开关磁阻电机可靠性高和横向磁通电机电路磁路独立的优点,同时利用了互感耦合进行功率密度的提高。基于有限元方法,分析耦合磁场和漏磁场对电机参数和性能的影响规律,建立电机三维电磁场参数化模型;从满足最佳波能转化的角度,推导发电机的各项性能指标需求,根据全局寻优理论,研究兼容装置整体发电性能和电机高效率区的参数化匹配方法和结构参数优化设计;通过分析发电系统的动力学特征,结合谐振理论,实现最佳波能吸收控制;以有限元电磁特性素材库为基础,建立考虑段间和相间互感耦合影响的横向磁通直线开关磁阻发电机系统一体化模型,对不同波况不同工作区下电机系统的静态特性和动态响应进行仿真研究;搭建以dSPACE实时仿真系统为控制核心的实验模拟平台,测试并验证理论分析和控制策略的正确性和有效性。

项目摘要

本项目以直驱式波浪能发电系统为研究背景,在已有的研究基础上提出一种圆筒型互感耦合横向磁通直线开关磁阻发电机系统结构,既继承了开关磁阻电机可靠性高和横向磁通电机电路磁路独立的优点,同时利用了互感耦合进行功率密度的提高。基于有限元方法,分析耦合磁场和漏磁场对电机参数和性能的影响规律,建立电机三维电磁场参数化模型;从满足最佳波能转化的角度,推导发电机的各项性能指标需求,根据全局寻优理论,研究兼容装置整体发电性能和电机高效率区的参数化匹配方法和结构参数优化设计;通过分析发电系统的动力学特征,实现波能吸收控制;以有限元电磁特性素材库为基础,建立考虑段间和相间互感耦合影响的横向磁通直线开关磁阻发电机系统一体化模型,对不同波况不同工作区下电机系统的静态特性和动态响应进行仿真研究;搭建以dSPACE实时仿真系统为控制核心的实验模拟平台,测试并验证理论分析和控制策略的正确性和有效性。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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