直流断路器电弧研究的新进展
摘要：近年来从低压、中高压直到特高压直流输配电系统迎来了一个快速发展的黄金时期，相应的各类直流断路器也成为了一个新的研究热点。在直流断路器的开断过程中，电弧的产生将极大地影响直流开断过程，因此对于电弧演化和熄灭过程的研究是直流断路器研制的关键问题。根据电压等级和开断原理的区别，目前的直流断路器主要分为三类，即空气断路器、自激振荡式断路器和混合式断路器。本文对三类直流断路器中电弧相关的仿真和实验工作进行了综述，并对直流断路器下一步的研究工作进行了展望。基于小波变换的交流系统串联电弧故障诊断
摘要：为实现对用电系统低压用户端中串联电弧故障的准确诊断，根据交流系统中低压串联电弧故障特性，通过自主搭建的电弧故障模拟实验平台及不同负载下的串联电弧故障模拟实验，本文提出一种基于小波变换的串联电弧故障诊断方法。该方法首先采用极大极小原理对信号进行降噪处理，并结合小波变换模极大值对信号进行多分辨分析；将三阶Daubechies小波基函数提取出的各频段细节信号模极大值作为网络输入的特征向量，利用基于阻尼最小二乘法改进的多层前馈（BackPropagation，BP）神经网络构建特征向量与电弧故障之间的映射关系进行故障诊断分类。测试结果表明，该方法可有效实现交流系统中串联电弧故障的诊断分类。碳电极交流电弧伏安特性的实验研究
摘要：交流电弧伏安特性是电器开关能够可靠熄弧的关键所在。本文首先借助电弧发生装置完成了空气介质中碳材料交流电弧电压和电弧电流的测试，进而应用小波分解与重构方法获得了电弧伏安特性的数学描述。并以能量平衡原理阐释了交流电弧零休与燃弧期间的物理过程。针对实验中零休期间电弧电流为非零恒定值的现象，提出并证明了零休期间电弧可等效为恒定电容的结论。最后实验研究了电源电压和电极开距参数对起弧电流和零休时间的影响。所得结论可应用于电器开关熄弧过程中等效电路模型及暂态响应分析。强电流滑动电接触下最佳法向载荷
摘要：在弓网受流系统中，反映其性能的参数主要有磨耗率、载流效率和载流稳定性，均与受电弓滑板和接触网导线之间的法向载荷有着密切关系。适当的法向载荷能使磨耗率最小，亦能维持较高的载流效率及载流稳定性。论文通过对铜基粉末冶金滑板与铜锡导线的对磨实验，得到了滑板磨耗率、载流效率和载流稳定性随工况变化的规律。随后采用支持向量机（SVM）建立了以磨耗率、载流效率和载流稳定性作为因变量，以法向载荷、滑动速度和接触电流为自变量的回归模型，并通过差分进化．分布估计（DE-EDA）算法确定特定工况条件下的基于滑板磨耗率最低、载流效率和稳定性最高的最佳法向载荷及其对应的Pareto最优解。电触点材料接触电阻高精密测量技术
摘要：电触点材料是影响电气与电子工程中电接触可靠性的关键。本文综合应用了激励电流断续斩波技术、低噪低漂移弱信号调理技术和滑动窗口平均滤波技术，设计并实现了接触电阻的高精密测量，进而应用0．01级标准电阻和M22等级标准砝码完成了测量系统的误差分析。最后以典型平面AgCdO复合触点材料完成了不同激励电流条件下接触电阻与接触压力间滞回特性的测试与分析，实验结果确定了接触压力和激励电流对接触电阻的影响规律。油浸倒立式电流互感器主绝缘电场分析与优化设计
摘要：倒立式电流互感器在设计和制造工艺上较传统正立式产品有很大的区别，产品应用初期事故率较高，而绝缘事故占有较大比例。本文针对实际的油浸倒立式电流互感器的结构特点，提出有限元法与解析法相结合的电场计算模型，分层分段计算得到主绝缘的电场分布，并分析了影响绝缘性能的主要因素。采用径向基函数（RBF）神经网络动态响应模型结合遗传算法的优化策略，以降低最大场强为目标函数进行优化主绝缘设计。优化后的绝缘结构，主绝缘内的电场强度降低，电场分布更加均匀。优化方案为油浸倒立式电流互感器的设计和制造提供了理论指导和设计参考。基于遗传优化支持向量机的变压器绕组热点温度预测模型
摘要：油浸式电力变压器的运行寿命及负载能力与绕组热点温度密切相关。精确预测变压器绕组的热点温度，是有效预防变压器热故障、准确预测变压器运行寿命和优化变压器设计的关键技术之一。论文研究了绕组热点温度支持向量机建模。为提高模型预测的精确度，选用径向基核函数优化模型结构；利用遗传算法对参数进行寻优。结合实验室模拟温升变压器绕组温度实测数据，提取输入和输出的特征量，并划分训练集和预测集，建立了基于遗传优化支持向量机的变压器绕组热点温度预测模型。实验表明：应用本文模型预测结果与实测值基本一致，优于BP神经网络以及Elman神经网络的预测结果。外永磁转子爪极电机空载气隙磁场解析计算
摘要：由于外永磁转子爪极电机的结构复杂，其空载气隙磁场需通过建立三维模型进行分析，而采用三维有限元方法计算耗时较长且网格剖分对其计算结果影响加大，因此本文提出了一种在极坐标系向建立的空载磁场解析计算模型。通过轴向分段的方法，将该电机三维模型转化为多个二维模型，并给出了相应的的边界条件，利用傅里叶级数变换和分离变量法推导得出了空载气隙磁场的切向和轴向磁通密度，齿槽转矩和空载反电动势的解析式。为了验证解析模型的准确性，将解析计算结果与有限元计算和样机实验测量的结果相比较，结果对比误差较小，验证了解析模型的准确性和可行性。基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量
摘要：PWM变频供电驱动系统中在交流电机定、转子寄生电容耦合作用下轴上感应电压，继而产生轴电流，可使轴承失效。电机内部耦合电容参数的准确计算和测量对预测轴电压和轴电流有重要作用。本文根据电机几何尺寸，给出了耦合电容的解析计算公式，分析了电机容量对耦合电容和轴电压分压比的影响。采用有限元法对异步电机进行多导体系统耦合电容分析计算，提出了定子绕组电磁散线建模方法，大大减小了定子绕组和定子机壳之间电容Cwf的计算误差；三维有限元计算结果表明绕组端部对定子绕组与转子之间电容C wr有较大影响。最后介绍了一种适用于中小容量电机的耦合电容测量方法。以静代动有限元原理及其在凸极类电机中的应用
摘要：凸极类电机磁场分布及其参数与位置角密切相关，若每一位置分别建立模型则计算量急剧增大。论文将电机转子、定子和邻近空气分为两个不同的子区域，以间隙中线为区域分界线，采用有限元法剖分，强使分界线上剖分节点均匀分布且分别单独存在于子区域中。若将分界线上单独节点的自由度对应地耦合，则转子处于某一位置并可求解；反之，将这些自由度“解耦”，并进一步错位“耦合”，则转子等效于另一位置并可以求解。由此，电机实现了“旋转”，即以“静止”代替“运动”状态的求解，简称“以静代动法”（MRR）。以双凸极电机为样机：采用MRR有限元法求解样机电感变化规律，结合该类电机控制电路，得到电枢绕组电流波形，采用Fourier变换进一步得到电流谐波构成，由此可求解铁心涡流损耗。测试总体损耗构成，样机铁心磁滞损耗也可求解，由此可计算出样机对应硅钢片的磁滞损耗系数。在此基础上，对不同工况下电机进行计算和测量。对比表明，二者误差在15％之内，显示出MRR有限元法的方便性和快捷性。论文所提出的方法适合所有旋转、运动类设备，也适合于其他学科，具有广泛的普遍性。无刷双馈电机复合转子结构参数的优化设计
摘要：无刷双馈电机在变速恒频风力发电系统和变频节能驱动领域具有广阔的应用前景，其转子耦合能力是影响该种电机出力和功率密度的最重要因素。本文提出一种新型的隔磁磁阻和短路笼条相结合的复合转子结构形式。采用有限元分析法，深入分析了转子极弧系数、导磁层数、导磁层与非导磁层宽度比、有无短路笼条、短路笼条组数及短路笼条层数等结构参数对转子耦合能力的影响，得到了复合转子强耦合能力的结构尺寸。该种新型转子不仅结构简单、加工方便，而且具有强耦合能力和高转矩密度的优点，是无刷双馈电机最具应用潜力的新型转子之一，所研制的样机对转子的耦合能力进行了验证，论文研究工作为该种电机的新型转子设计提供了理论基础。永磁球形电机的支持向量机模型的参数寻优
摘要：提出一种新的永磁球形电机的数学模型建立方法——支持向量机（SVM）模型，分别采用网格参数寻优、遗传算法（GA）参数寻优、粒子群（PSO）寻优算法来计算SVM模型的参数，分析比较三种算法得到的参数，确定最适合永磁球形电机SVM回归模型的参数寻优算法。永磁同步电机重载驱动的曲柄伺服压力机动力系统参数
摘要：阐述了曲柄伺服压力机重载驱动的动力系统方案，鉴于压力机冲压加工过程负载具有的瞬时重载特性，对该动力系统的永磁同步电机电参数和电容组容值分别进行了理论分析，并通过推导提出了近似求解的解析表达式。以研制一台80吨的曲柄压力机为目标，根据理论公式计算得到的各参数值，设计并实现了该动力系统的电容组储能硬件装置和永磁同步电机驱动伺服系统，以液压蓄能器作为加载对象进行了试验测试，实验结果显示该动力系统参数解析公式是合理的，这为该类型伺服压力机的研发及优化提供了理论依据。基于电动汽车驱动的双定子永磁无刷直流电机绕组换接运行分析
摘要：基于电动汽车驱动系统的要求，本文分析了双定子永磁无刷直流电机的结构特点，提出采用绕组换接的方法可使该电机具有宽广的运行范围，且在整个运行范围内具有较高的综合运行效率。首先给出了双定子永磁无刷直流电机适合于电动汽车驱动的结构原理，然后专门设计了一台电动汽车驱动用双定子永磁无刷直流电机，通过绕组换接拓展了其转速范围，经过有限元仿真和样机实验确定了电机在不同运行状态下绕组连接方式的的选择原则，最后给出了双定子永磁无刷直流电机绕组换接的方法和换接电路，分析了其换接过程，并通过有限元仿真验证了这一方法的可行性。双余度永磁无刷直流电机匝间短路故障诊断
摘要：为了提高系统可靠性，将余度技术弓I入到电机设计中来，设计了双余度永磁无刷直流电机。针对双余度永磁无刷直流电机绕组细微的匝间短路故障，选择了相电流作为故障分析信号，通过拆分定子槽，改变控制电路的方式，建立了电机的匝间短路故障有限元仿真模型。根据故障信号和小波函数的特点，分别利用Daubechies3和coif5小波函数对故障信号进行了特征提取，结果表明在小波分解高频部分的第2层，信号有明显突变，并由此确定了coif5小波函数进行故障特征检测。采用coif5小波函数对相电流d2分解系数进行了能量特征提取，得到了各相短路时的故障特征向量。采用了小波神经网络进行故障诊断，建立了基于PNN神经网络的故障诊断模型，对故障样本进行了诊断，诊断结果准确可靠，验证了所用方法的有效可行。一种不引入零动态的异步电机反馈线性化控制
摘要：基于输入输出反馈线性化理论，选取一种新的异步电机仿射非线性模型后，提出了一种不引入零动态的异步电机反馈线性化控制策略，避免了对系统零动态稳定性问题进行复杂的分析。求解了解耦矩阵使得系统可等价为两个相互解耦了的独立的线性系统，简化了异步电机调速系统的控制器设计。仿真结果及实验结果表明：所提出的不引入零动态的异步电机反馈线性化控制方法有效实现了异步电机这个非线性被控对象的解耦控制，系统的动静态性能优良，鲁棒性好。基于二阶广义积分器-锁频环的异步电机同步角频率估计方法
摘要：传统采用滤波器代替纯积分的方案虽可解决电压模型磁链观测器的积分环节存在的积分漂移问题，但引入了幅相误差，一般通过增加动态补偿环节或者通过动态调节滤波器的截止频率来消除，两类方法均需用到异步电机同步角频率。本文提出使用二阶广义积分器-锁频环（Second Order Generalized Integrator-Frequency Locked Loop，SOGI-FLL）估计异步电机同步角频率的方法，并对其频率响应性能进行理论分析和仿真验证。构建了基于异步电机矢量控制的转速电流双闭环调速系统实验平台，将SOGI-FLL估计出的同步角频率用于磁链观测算法中，实验结果验证了所提方案的有效性。基于定子电压空间矢量感应电动机的转速控制
摘要：为了简化控制算法，进一步提高感应电动机转速控制系统的性能，在空间矢量理论的基础上，揭示了定子电压矢量对电动机转子磁场和电磁转矩的控制作用，提出以转差角频率调控定子电压矢量，并通过三相定子电压的SVPWM实现，以形成对转子磁链和电磁转矩的控制，达到快速控制电动机转速的原理、方法和系统。该方法避免了坐标变换，算法简单。通过仿真和实验可看出，由此原理构建的电动机转速控制系统具有良好的起动性能、调速性能、抗负载扰动性能及对电动机电阻值变化较好的鲁棒性。
