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电工技术学报 2018年第A02期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电工理论与新技术

旋转磁化下逆矢量Jiles-Atherton磁滞模型改进257-262

摘要：旋转磁化引起的铁心损耗大于交变损耗,而铁损的准确计算是高功率密度电机优化设计的前提和基础。为了更准确地描述旋转磁化下电工钢片的矢量磁滞特性,本文基于对Jiles-Atherton(J-A)磁滞模型物理本质的分析,提出将标量J-A磁滞模型中对非磁滞磁化强度的修正引入到逆矢量J-A磁滞模型中,用以预估旋转磁化下电工钢片的磁滞特性。同时,基于电工钢片旋转磁特性测量数据,对模型参数优化结果影响较大的饱和磁化强度进行数据拟合,确定其初值,完成了所提出的改进型逆矢量J-A磁滞模型参数求解。最后,将旋转磁特性测量结果与模型计算结果进行比较,验证考虑非磁滞磁化强度修正的逆矢量J-A磁滞模型可以较好地描述旋转矢量磁滞现象。

基于扩频编码的电磁探测系统研究263-269

摘要：输电线路下采空区易造成地表塌陷、地面不均匀沉降等灾害,对地表电力设施构成巨大威胁,对采空区进行有效勘探和评价,能够很大程度降低事故发生的概率。输电线路下采空区相较于一般采空区具有复杂的电磁环境,传统探测方法如高密度电法和瞬变电磁法一般采用加大发射功率的方法来提高信噪比,存在仪器笨重的问题,不利于野外探测。本文基于通信领域扩频编码技术,对发射信号频率进行扩宽处理并结合相关扩频算法,设计一套扩频编码电磁探测系统,该系统能够实现在不加大发射功率的情况下获得较强的抗干扰能力,从而提高探测效率和探测准确度。

汽车电子风扇电机控制电路与主电路电磁兼容分析与优化270-277

摘要：随着电动汽车以及自动驾驶技术的推广,大量电子电气设备的使用对电磁兼容(EMC)提出了日趋严苛的要求,产品设计中的EMC问题变得越来越重要。该文对主电路分单纯铺铜、增加铁质连接片以及增加铁质连接片与铜质导线三种情况分别建立有限元模型,计算得到了表面电场强度,分析了电场分布趋势。通过实验测量风扇电机控制电路和主电路的电磁场分布。实验结果证明仿真结果的正确性,进而分析局部电场强度集中的原因,给出改进措施。对控制电路主芯片连接MOSFET栅极的信号网络进行信号完整性分析,仿真计算得到了线路眼图,通过调整终端电阻,改善了眼图的眼高和眼宽,有效地提高了信号的传输质量。通过主电路的有限元分析和控制电路的信号完整性仿真,精确地研究了电场强度和线路眼图,相比传统的定性分析方法,给出了更加准确的电子电路改进措施。

基于γ匹配的磁共振协同工作方式研究278-286

摘要：基于四线圈磁共振无线电能传输系统,提出一种磁共振协同工作方式,实现了紧-强耦合协同工作,优化了线圈之间的传输效率。为解决阻抗匹配问题,设计一种具有γ匹配的谐振线圈,并总结其匹配方法。该谐振线圈的输入阻抗可调,能够与输出阻抗为50Ω的高频电源和负载阻抗实现良好的匹配。最后搭建一个磁共振协同工作无线电能传输实验平台,实验结果表明该线圈能够准确匹配高频电源的输出阻抗及负载阻抗,在磁共振协同工作方式中有很好的应用,传输效率能在60cm的传输距离下达到40%。另外,本文的线圈设计方法也为中等距离无线电能传输系统的线圈设计提供了新思路。

感应式与电场式结合的无线电能传输系统的设计与实现287-294

摘要：感应电能传输(IPT)系统能够实现大功率的高效传输,但当周围的金属体处于磁场中时,高频交变的磁场会在金属体上产生涡流,导致金属体温度升高,具有潜在的危险。电场式电能传输(CPT)系统不会在金属体上产生涡流,但依然存在极板电压过高、电场辐射范围大等问题。基于CL拓扑补偿的IPT-CPT结合系统可以解决以上问题,但传统的耦合器都是分开放置,体积较大,且结构松散。因此,本文提出一种集成式耦合器的结构及其设计方法。通过Maxwell仿真设计集成式耦合器的结构参数和电气参数,使其达到系统要求。最后,通过实验验证了集成式耦合器的优越性及参数设计方法的正确性,实验系统实现了1kW功率输出,整体效率为88.24%。本文为感应式和电场式结合系统提供了一种耦合器设计方法,能够有效缩小耦合器体积,同时耦合器中的极板能够阻隔磁场辐射。

基于双边LCC补偿的无线能量数据传输系统设计295-304

摘要：提出一种基于双边LCC补偿的新型无线能量数据传输系统,具体介绍功率传输电路以及数据调制、发送、接收、解调电路的原理。详细介绍系统中每个元件的功能,总结系统设计的步骤,分析功率传输和数据传输之间的串扰以及减小干扰的设计规则。最后建立一个100W的样机。实际测量得到功率传输效率为90.5%,数据传输速率为119kbit/s,并且样机数据传输电路抗干扰能力强。在耦合系数降低60.2%的情况下依然能够正常工作,测量得到的功率传输与数据传输之间的干扰非常小,功率传输和数据传输几乎不受这些干扰的影响。

基于磁放大器的耦合谐振式无线电能传输自适应调谐研究305-312

摘要：在实际工作中,磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载变化和高频电路中杂散电容、电感的变化可能会影响系统传输效率,基于此,本文设计了一种基于磁放大器的自适应调谐系统。通过理论分析得出影响系统传输效率的因素。运用仿真并设计样机分析磁放大器的工作机理及性能。仿真实验表明该自适应调谐系统的有效性,对比负载、电容、电感等因素导致的系统失谐状态,可以有效提高系统的传输效率。

基于调频控制的三线圈结构无线电能传输系统效率优化研究313-320

摘要：三线圈结构无线电能传输(WPT)系统相比于传统两线圈结构WPT系统,具有更远的能量传输距离和更高的系统传输效率。理论分析表明,虽然三线圈结构WPT系统可以增加远距离系统传输效率,但近距离系统传输效率降低。本文针对这一问题,提出一种基于调频控制的三线圈结构WPT系统效率优化方法,即在不同的传输距离下使用该距离对应的最优工作频率,从而提升近距离系统传输效率。首先推导三线圈结构WPT系统效率公式,证明可以通过调整工作频率的方法改变系统传输效率。在此基础上进行仿真分析,证明在不同传输距离下确实具有非谐振频率的最优工作频率。最后,通过实验验证基于调频控制的三线圈结构WPT系统效率优化方法的可行性,解决了近距离能量传输效率降低的问题,且最大效率提升幅度达到15%。

晶体硅光伏电池电磁感应激励红外热辐射缺陷检测与成像技术321-330

摘要：晶体硅光伏电池中的缺陷会影响电池的效率和使用寿命,甚至会对并网运行的光伏发电系统造成严重损害。本文旨在建立晶体硅光伏电池在电磁感应主动激励下的红外热成像缺陷检测方法,相比基于机器视觉的硅光伏电池表面缺陷检测方法,该方法具有检测灵敏度高、可发现内部缺陷、检测缺陷种类多等优势。首先建立数字化电磁感应热成像检测系统,并在脉冲式和锁相式两种激励模式下获得了硅电池的热成像序列,采用傅里叶变换、独立分量分析(ICA)和主成分分析(PCA)等方法处理了热像图序列。最终实现了晶体硅光伏电池中热斑、裂纹、断栅、重掺杂等缺陷的可视化检测。实验结果显示所提方法能很好地区分背景和缺陷,可为硅光伏电池的研发、测试、制造、服役和维修提供一种可靠、快速的检测手段。

电工技术学报杂志电机与电器

多相感应电机三维电磁分析与损耗计算331-337

摘要：电磁分析是电机设计中的重要环节,其中额定运行时损耗计算是准确分析电机温升的前提,亦为电机设计方案成立与否的关键。本文针对一台定子采用斜槽结构的十二相感应电机的三维磁场及损耗进行研究;建立基于T,ψ-ψ法的场路耦合三维非线性有限元计算模型,得到额定运行状况下电机的电磁特性;分析电机典型位置的磁通密度分布特点,结果表明斜槽对齿谐波抑制作用明显。基于有限元计算结果得到电机损耗,并将计算值与实验值进行对比分析,验证了三维有限元计算方法的正确性。

改进Steinmetz接法三相异步发电机稳压电容计算338-343

摘要：对改进Steinmetz接法三相自励异步发电机进行稳态运行分析,采用对称分量法求取该联结方式下电机系统的回路阻抗,并根据基尔霍夫电压定律(KVL)令回路阻抗为零计算电容。在给定负载与恒定输出电压时求出电容组合关系,并根据电机稳态运行时的负序电流确定电机最佳运行状态时的稳压电容组合。对样机进行了实验,实验值与计算值吻合较好,证明了分析方法的有效性与正确性。

交流电机高频轴电流集中参数模型与分布参数模型的对比研究344-351

摘要：PWM变频调速技术的广泛应用给电机带来了高频轴电流的问题,引起轴承早期失效,严重危害交流电机的安全、可靠运行。电机高频等效模型的准确性对轴电流的预测有直接影响。本文首先通过解析和仿真方法对电机集中参数模型和三相分布参数模型进行对比分析,分析表明,两种模型的轴电流幅值相近,但振荡频率不同;其次研究了沿轴向分段的电机高频分布参数模型对轴电流预测的影响,研究表明分段数会影响轴电流幅值,合理的分段数与电机的尺寸和轴电流频率范围相关;最后将分析结果与实验结果进行对比,结果显示通过分段分布参数模型得到的轴电流幅值比集中参数模型更接近于实测值。

电动汽车用永磁同步电机铁心采用非晶合金与硅钢的性能比较352-358

摘要：电动汽车用驱动电机设计制造工艺日趋成熟,从设计方面考虑电机性能的提升很难再有所突破。非晶合金是一种新型功能材料,具有高导磁率、低损耗及低矫顽力等优点,将其应用于电机定子铁心可以降低定子铁耗从而提高电机效率。为研究电机定子铁心采用非晶合金和硅钢对其性能的影响,本文对两台结构相同、定子铁心分别采用硅钢和非晶合金的永磁同步电机进行性能计算,对比硅钢电机和非晶合金电机的磁通密度分布、铁耗分布。随后对两台电机进行实验,得到硅钢电机和非晶合金电机的效率MAP图。结果表明,在高速区非晶合金电机相比硅钢电机具有铁耗低和效率高的优势,而在低速和大转矩下,其优势较小。

基于调磁块阵列的永磁游标电机研究359-366

摘要：首先根据磁导调制原理,建立基于调磁块阵列的永磁游标电机(PMVM)的数学模型;并运用解析及有限元方法分析关键参数对电机性能的影响,给出具体的优化方案;最后设计了一台基于调磁块阵列的PMVM。与传统永磁电机相比,所设计的基于调磁块阵列的PMVM具有转矩密度高、功率密度高等优点。本文为基于调磁块阵列的永磁游标电机的设计与应用提供了理论依据。

基于变周期递推最小二乘法与卡尔曼观测器的伺服系统在线惯量辨识367-376

摘要：交流伺服系统运行过程中,系统参数的变化和外界干扰会影响系统性能。而系统控制器参数需要根据系统转动惯量进行实时整定,因此获得系统转动惯量对于实现高性能伺服系统具有重要意义。本文提出一种变周期最小二乘算法进行在线惯量辨识,同时利用卡尔曼观测器获取负载转矩。在分析测速量化误差对辨识误差影响的基础上,将转速差作为辨识算法执行判据,很好地解决了在低加速度下无法辨识的问题,拓宽了辨识算法的适用范围。仿真和实验证明了本文所提算法的有效性。

基于变步长Adaline神经网络的永磁同步电机参数辨识377-384

摘要：为了提高永磁同步电机在线参数辨识结果的收敛速度并减小稳态误差,首先对考虑逆变器非线性因素电压补偿的表贴式永磁同步电机电压方程进行变换,从而消除误差电压的影响。在此基础上,提出一种变步长自适应线性(Adaline)神经网络算法,对表贴式永磁同步电机参数进行在线辨识。实验结果表明,所提方法能有效减小定子电阻、电感、转子磁链辨识结果的稳态误差,同时提高辨识结果的收敛速度。

非对称V型内置式永磁同步电机的多目标优化设计385-393

摘要：为降低电机转矩脉动,首先提出一种五相40槽8极的非对称V型内置式永磁同步电机。在此基础上,为准确获取电机的最优参数值,提升电机转矩性能,以降低转矩脉动和提高输出转矩为优化目标,提出一种基于参数分层设计与响应曲面法相结合的多目标优化方法。通过分析优化前后非对称电机的电磁性能可知,采用改进后的非对称转子结构能有效降低电机转矩脉动。与非对称、偏移极转子结构样机相比,所提出的基于多目标优化方法设计的非对称V型内置式永磁同步电机能够在降低转矩脉动的同时提高转矩密度。

基于改进的转矩分配函数法的开关磁阻电机转矩脉动抑制394-400

摘要：开关磁阻电机(SRM)因其特殊的双凸极结构会引起电机运行时的转矩脉动问题,极大地限制了其应用范围。尤其随着电机运行速度上升,由于换相时间缩短,传统的转矩分配函数(TSF)控制方法的电流跟踪性能变差,转矩脉动抑制能力减弱。由此,提出一种改进的转矩分配函数控制方案。首先,以一台四相8/6极的开关磁阻电机为研究对象,分别建立指数型转矩分配函数法和改进型转矩分配函数法的Matlab/Simulink仿真模型,并搭建了以TMS320F28335为核心的开关磁阻电机调速系统的实验平台。分别进行了系统的仿真和实验研究,仿真和实验结果均证明了改进的转矩分配函数控制方法能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动。