一种永磁有限转角电机的磁场分析

针对用于有限转角机阀开关的有限转角电动机难以采用传统磁路方法设计与分析的问题。基于电磁场理论,分析了一种定子永磁式有限转角电机的工作原理,并利用有限元分析软件Ansoft对其进行了磁场模拟。在永磁体气隙磁密与定子绕组气隙磁密大小相同的情况下,分析电机的电磁转矩随电流及转子位置角变化的关系。仿真结果表明:该种电机定子绕组电流与起动转矩、转矩变化与转子位置角之间在磁路线性区呈线性关系。起动转矩随绕组电流的增大而增大,电磁转矩值则随转子位置角的增大而减小。     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响,采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解,建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型,充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后,将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源,采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究,综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性,热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况,以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合,电磁场与温度场的顺序耦合. 最后,对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%,峰值工况下最大误差为10.55%.      

异步电机矢量控制温度补偿技术研究

异步电机转子磁场定向矢量控制系统中常采用固定转子时间常数进行计算,转子时间常数易受温度和磁饱和影响而偏离其初值,由此产生磁场定位不准的问题。从理论上分析了转子时间常数对定子电流励磁分量、转矩分量、转子磁链和电磁转矩的影响,提出了一种转子时间常数温度补偿技术,利用定子绕组温度的变化来修正转子时间常数的补偿值。仿真实验结果证明,该方法有效可行,具有一定的工程实践意义。     

三相异步电动机工作绕组温升的单片机检测

三相异步电动机工作时,电动机各相工作绕组中流过电流,电流的热效应使工作绕组发热,对应于电动机工作前工作绕组的温度,电动机工作一段时间后,各相工作绕组的温度升高.要使电动机正常工作,其工作绕组温升应在一定范围之内,若工作绕组的温升过高,就会影响到电动机的正常工作.因此,电动机工作绕组的温升是电动机出厂前检验的一项重要参数.一般的方法是用惠斯通电桥或者开尔文双臂电桥检测出三相电动机工作前工作绕组的冷态电阻和电动机工作一段时间后的热态电阻,然后换算出工作绕组温升.既不方便测量,精度也不高.     

三相异步电动机工作绕组温升的单片机检测

三相异步电动机工作时，电动机各相工作绕组中流过电流，电流的热效应使工作绕组发热，对应于电动机工作前工作绕组的温度，电动机工作一段时间后，各相工作绕组的温度升高．要使电动机正常工作，其工作绕组温升应在一定范围之内，若工作绕组的温升过高，就会影响到电动机的正常工作．因此，电动机工作绕组的温升是电动机出厂前检验的一项重要参数．一般的方法是用惠斯通电桥或者开尔文双臂电桥检测出三相电动机工作前工作绕组的冷态电阻和电动机工作一段时间后的热态电阻，然后换算出工作绕组温升．既不方便测量，精度也不高．     

变压器式可控电抗器的解耦工作模式

由于变压器式可控电抗器（controllable reactor of transformer type,CRT）各绕组之间存在电磁耦合,各控制绕组电流不能保持在其额定值,造成了绕组材料的浪费.为了解决该问题,基于多绕组工作模式的思想提出了解耦工作模式及其实现方案.首先,确定各绕组的额定电流后,根据解耦工作模式的特点,求出所需的限流电感;其次,根据各控制绕组额定电流将调节范围分级,在各级内对所有控制绕组电流进行离散;第三,基于CRT绕组电流计算的数学模型,对所有离散点逐点求解,得到使各控制绕组电流在达到其额定值后能保持恒定不变的触发角调节规律;最后,采用各控制绕组额定电流分别为9.16、11.59、24.52、51.85、109.64 A的CRT进行了仿真实验.结果表明,在解耦工作模式下,各控制绕组电流能保持在其额定值不变.      

磁集成变压器式可控电抗器结构及其磁路与电路分析

为满足变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)"高阻抗、弱耦合"的设计要求,利用磁集成技术提出了一种CRT本体结构.首先,通过在工作绕组与控制绕组之间设置漏磁铁芯,使变压器与限流电抗集成在一起,构成一个具有"高阻抗"的基本独立单元,再将多个基本独立单元并联构成CRT本体,实现"弱耦合"的设计要求;其次,在构成的结构基础上建立了其等效磁路和等效电路模型,详细分析了不同工况下主磁通与漏磁通的分布情况,推导了揭示电流变化与磁通变化之间内在联系的电流计算公式;最后,在此基础上,针对一个控制绕组额定电流分别为10、15、20 A的单相3级CRT进行了仿真计算.仿真结果表明:当各控制绕组依次单独短路时,工作绕组电流分别为9.997、24.540、43.900 A,与其额定电流值基本相同;已工作的控制绕组短路电流未因后续投入工作的控制绕组而改变,说明了该结构能够满足CRT"高阻抗、弱耦合"的设计要求.     

表贴式永磁同步电机铁耗计算仿真分析

基于FLUX对某型号表贴式永磁同步电机铁耗进行仿真分析研究,根据电机的传统铁耗Bertottti计算模型,得出电机不同磁密的定子铁心损耗;在考虑旋转磁场影响的条件下,首先利用有限元法改进计算模型,通过对定子铁心仿真分析,得到不同区域特征点磁场分布情况及磁密变化曲线;然后将径向和切向磁密分量叠加得到损耗,计算结果与传统模型进行对比,铁耗增加比例为19.325%,与最新研究文献的研究结果相符.     

滑动式可分离变压器的磁场分析

在分析可分离变压器基本结构和电磁关系的基础上,利用Ansoft仿真平台,完成滑动式可分离变压器的磁场分析与参数计算,并针对不同的绕组位置、铁心结构和铁心材料,研究铁心工作磁密与电磁耦合系数的变化规律,为滑动式可分离变压器的设计及优化提供可靠依据。     

贫砼基层材料温度收缩系数的研究

温度收缩系数是反映材料热胀冷缩特性的参数,贫砼基层材料的温缩特性又直接影响到温度应力.笔者通过室内试验,从水泥含量、集料种类、含水状态等方面研究分析了贫砼温度收缩系数随温度变化的特性,试验结果为贫砼基层结构温度应力的计算提供了重要的参数.     

平面工艺IGBT制作及导通压降的PIN模型计算

以硅平面工艺生产设备为基础,设计制作了基于外延衬底的IGBT器件,器件的实测输出电流-电压特性良好,阈值电压在3.7～4.8 V之间.将制作IGBT器件的结构和工艺参数代入PIN二极管模型计算其正向导通压降,并将计算结果与器件的实测参数进行了比较.结果表明:小电流区段符合较好;但大电流区段由于模型简化和测试系统寄生串联电阻的影响出现偏差,对于同一导通电流,计算值比实测值约小8%.     

串联补偿电路的级数分析法

以电力系统中常见的串联补偿电路为研究对象,提出了一种新的分析方法－级数分析法。该方法用多项式来描述系统中铁磁元件的磁饱和特性,经过一系列数学推导,得到了可直接计算短路电流的解析式。     

开关磁阻电动机特性的仿真分析

由于开关磁阻电动机的双凸极结构和磁路饱和非线性影响，非线性仿真计算成为研究其运行特性的基本方法，本文利用改进的非线性磁参数法对开关磁阻电动机的转矩进行了仿真分析，同时得到其关断角优化控制范围，为开关磁阻电动机驱动系统的优化设计和优化控制提供了一定的理论指导。     

电阻点焊机精密电流控制方法研究

针对普通电阻点焊机控制节拍时间长、焊接时动态电阻引起的焊接电流无法及时调节的问题,提出一种在常规控制基础上增加前馈控制的方法.该方法通过分析研究焊接材料在焊接过程中动态电阻变化规律,将提前得到的动态电流数据引入到下一节拍的导通角计算中,提前对导通角进行修正,从而能得到更加准确的焊接电流.针对普通点焊机的特性,设计了独特的控制算法,具有比常规控制算法更好的效果.探讨了焊接电流反馈环节的A/D转换速度要求及计算精度,给出了普通微处理器如何保证反馈电流计算精度的有效方法.最后,提出了利用反馈信息实时修正动态电流数据的更加有效的解决方案.     

YNvd接线变压器的阻抗匹配与运行特性

为在电气化铁道牵引供电系统中推广应用YNvd(星形-开闭三角形)接线变压器,基于磁势平衡方程、绕组接线方程、输出端口方程和电压传递方程,建立了YNvd接线变压器的数学模型,讨论了达到变压器良好的平衡特性应满足的设计条件;对电力系统阻抗进行了折算,给出了牵引变压器二次侧端口的电压输出方程和两相等值电路.研究表明,绕组阻抗不匹配将导致变压器在不同接地运行方式下产生零序电流和零序电压;牵引母线短路电流由系统阻抗、变压器漏抗及阻抗匹配程度决定.     

太阳能级P型硅放电切割电流特性

为了提高太阳能级硅材料放电切割的效率,基于理论建模的方法,将硅材料放电切割过程抽象为简单的二极管-电阻电路模型,在恒压源的作用下分析其放电电流特性.理论推导发现,影响回路电流的主要因素是放电端二极管及体电阻的作用,随着放电温度的升高,二极管雪崩压降增大,阻碍了电流流过,热传导作用体电阻减小,促进电流流过,综合作用后,放电电流呈现出两边高中间平缓的U型曲线.在电火花线切割机床上加工电阻率2.1Ω.cm的P型太阳能级硅,抓取放电单脉冲电流波形,结果显示:放电电流从开始的4 A下降到3.2 A,到放电结束时,上升到5.2 A.实验结果与理论推导的放电电流特性一致.     

牵引变压器绕组温升与油流的关联性

为明确牵引负荷下绕组温升与油流速度动态变化的相互跟随性,构建了牵引变压器温升试验平台,模拟各种负荷下绕组和铁心的生热及油流循环过程,并同步测量油温、绕组热点温度以及散热器油流速度.在此基础上,建立了对应的数值计算模型,仿真求解其温度场与油流场.研究结果表明:稳态时油流速度与绕组热点温度基本呈线性关系;阶跃负荷时油流速度有一个冲击回落的过程,油流速度冲击峰值受负荷作用时间和负载系数大小影响,达到峰值时间比绕组热点温度达到峰值迟10 min;连续冲击负荷下,冲击负荷之前的温度与流速只影响绕组热点温度的绝对值,对铜油温差基本无影响.      

虚槽短距波绕组转子槽漏感的计算

为了计算虚槽短距转子绕组的槽漏感,依据虚槽短距波绕组结构原理,分析了一个相带绕组在发动机转子槽内的分布情况. 在此基础上应用导线间的自感及互感特性,采用微分算法研究了虚槽短距转子绕组槽内的漏磁链的分布,推导了虚槽奇数槽短距及虚槽偶数槽短距绕组的槽漏感计算方法.通过实例验证了该方法的正确性.计算结果表明:采用虚槽结构的槽漏感无论是虚槽偶数短距还是虚槽奇数短距在其节距相近时漏感值接近;采用等效实槽的转子槽漏感为虚槽漏感的2倍.      

TFLSRM换相位置检测方法的仿真研究

针对横向磁场直线开关磁阻电机(TFLSRM)的特殊结构,利用各相绕组磁链在凸极结构磁极中随位置不同而产生的差异,提出了一种TFLSRM换相位置间接检测方法.该方法无需在TFLSRM次级加任何装置,而只需在初级附加一套具有独立磁路的三相检测磁极.由于直线电机的气隙较大,在恒定小值的激磁绕组电流下,各检测绕组的电感只是位置的函数,其磁链与电感成正比.因此,在上述激磁电流情况下,通过求取各磁链的递增变化区与递减变化区,即可方便地获得各相换相位置参考点.为了克服电机启动前各检测绕组磁链恒定不变而无法确定上升区与下降区的不足,提出了初始位置检测方案.仿真研究结果表明,所提方法可方便地实现对TFLSRM换相位置的检测.     

额定功率下高速机车谐波特性的仿真分析

通过综合分析高速机车脉宽调制(PWM)整流器谐波电压产生的过程和牵引供电系统的谐波阻抗特性,对高速机车以额定功率运行时谐波的动态特性进行了计算和分析.采用双傅立叶级数和Bessel函数推导出PWM整流器谐波电压的计算式;基于分布参数模型导出了接触网谐波阻抗的表达式,进而对串联、并联谐振进行了分析.在此基础上,对机车在额定功率下的谐波电压和谐波电流进行了仿真计算和频谱分析.结果表明:谐波电压和谐波电流的频谱特性均与机车位置有关,尤其是谐波电流的变化更大;特定次谐波在特定线路位置发生串联谐振,且谐振位置随机车位置变化;谐波电流含量很小,主要集中在3～9次低次谐波和发生串联谐振的频带.