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摘要:无刷双馈电机具有优越的调速性能,且能够运行于变速恒频发电状态,因此在节能调速以及风力发电领域具有很好的应用前景,但其结构和原理比较复杂。为了研究不同笼型转子结构对无刷双馈电机磁场调制作用的影响,从交流电机的基本电磁关系出发,首先分析了定子功率绕组与控制绕组产生的磁动势和气隙磁密,进而导出了转子笼条的感应电动势、电流和磁动势,在此基础上,用实例说明了笼型结构转子磁动势的特点及其对磁场调制作用的影响,最后用有限元计算对理论分析结果进行了验证。理论分析和仿真结果表明,对磁场调制起主要作用的是笼型转子靠近公共笼条的短路环,通过调整转子短路环分布可以增强有效谐波、削弱无用谐波,由此对笼型转子结构进行优化设计。
摘要:能量变换器是一种新型的可以直接与电网相连的高压发电装置,针对其多机并网以及在并网后的低频振荡的重要问题研究的较少。为了进一步了解能量变换器的运行特性,采用多频带电力系统稳定控制器的控制方式,对四机互联的能量变换器进行系统建模,分析了在故障情况下,发生弱阻尼形式的低频振荡,给出了发生振荡后的转子转速变化规律,探讨了能量变换器阻尼绕组对多机系统的影响,仿真分析了多频段电力系统稳定器的对低频振荡的抑制效果,并给出了自并励励磁系统的参数和多频段电力系统稳定控制器的选择方法。仿真结果表明,多频带电力系统稳定器对弱阻尼方式的低频振荡的控制效果明显优于转速变化量的控制方式。
摘要:系统分析了表贴式永磁同步电动机磁钢结构参数对气隙磁密波形的影响。针对PMSM气隙磁密波形需综合具有足够大的基波幅值与足够小的正弦性畸变率的要求,利用表面相应模型对样本点需求量少的特点,建立了表面响应模型与多目标微粒群算法混合的全局优化算法,以获得极大的气隙磁密基波幅值与极小的气隙磁密波形正弦性畸变率,对磁钢结构参数进行多目标优化。仿真与实验对比优化前后电机的气隙磁密波形和反电势波形的结果,验证了优化结果的正确性,并验证了该多目标优化算法在磁钢结构参数优化中应用的可行性。
摘要:基于气隙磁密分析,建立了适用于间隙变化的直线感应电机动态数学模型以及推力和法向力表达式。针对直线感应电机的运行状况,分析了法向力的排斥力分量和吸引力分量的特点,提出了一种新颖的基于间接次级磁场定向的推力、法向力独立控制策略。仅仅依靠单边直线感应电动机,实现了静态和动态稳定悬浮、以及悬浮状态下的稳定牵引运动,并在一台直线感应电机模型车辆上进行了实验。实验结果表明,提出的解耦控制方案对直线感应电机的悬浮牵引联合控制具有良好的效果。
摘要:针对永磁同步电机的调速及伺服运行状态具有较强周期性与规律性的特点,提出了基于灰色系统预测理论的电机转子位置和速度自检测方法。通过相关因子序列的灰色关联度分析,确定了转子位置及速度的有效预测因子:即磁链—电流—转子位置角关系曲线及反电势—电压有效值—转子速度关系曲线,转子位置的预测采用等间隔的5条关系曲线,建立了等间隔GM(1,1)预测模型,而转子速度的预测根据低速及中高速范围确定为非等间距的8条关系曲线,建立了非等间隔GM(1,1)预测模型。将此预测方法用于永磁同步电机的矢量控制当中,仿真及实验表明状态估计准确、参数变化鲁棒性强,控制系统具有优良的静态和动态性能。
摘要:与传统的12/8极开关磁阻电机不同,双通道开关磁阻电机线圈之间采用一对极绕组反向串联的结构形式,由两套独立的功率电路驱动形成新型的双通道控制系统,该系统能够实现容错控制以提高可靠性。本文在分析双通道开关磁阻电机原理和结构的基础上,建立了电机每个通道绕组的磁路等效数学模型,在一个相周期内对磁路各部分磁导进行了详细分解计算,确定了以磁导表示的磁通矩阵,推导出绕组自感及各相之间互感的计算方法。该模型考虑了电机轭部磁路和材料非线性磁饱和的影响,提高了模型的实用性。有限元分析结果验证了该数学模型的正确性。
摘要:推导了线圈置于有限厚度的金属平板上方时其阻抗计算的级数表达式,并以此为基础分析了由线圈的提离改变所引起的线圈阻抗的变化特征。同时采用有限元法对导体平板上有缺陷存在时的复杂三维涡流问题进行计算求解,进一步分析了提离变化对缺陷所引起的线圈阻抗变化的影响。结果表明提离增加会显著降低缺陷信号的幅值,但并不影响缺陷信号和提离轨迹之间的相位差,通过分析相位差随检测频率的变化规律发现:存在一个合适的频率可使缺陷信号和提离干扰之间出现90°的相位差。实验数据说明了阻抗计算模型及其理论分析的正确性,其结论为实际检测中利用相位旋转及信号增强技术消除提离干扰提供了有价值的理论参考。
摘要:针对基于常规的高频注入法在检测永磁同步电机(PMSM)转子初始位置时,存在位置估算结果可能反向的问题,根据定子铁心的非线性磁化特性,提出了一种转子永磁体N/S极极性判定和转子初始位置检测的方法。通过对高频电流负序分量的分析,提取转子凸极位置信息,并利用旋转电流矢量幅值变化的情况,完成转子永磁体N/S极极性判定,解决了常规高频注入法存在的问题,准确检测出转子的初始位置。通过对一台面贴式PMSM的转子初始位置检测实验,验证了该方法的有效性。
摘要:变流设备级联运行时,模块彼此之间的阻抗一定要匹配,阻抗不匹配往往是造成级联系统性能下降的主要原因。通过调节控制对象输出阻抗特性,可以降低对调节器的设计要求,改善逆变器的波形控制特性。以三相逆变器级联三相二极管不控整流器系统为例,从前级系统输出阻抗特性的角度分析了重复控制器改善级联性能的原理,并通过阻抗的调节降低对重复控制滤波器的截止频率要求,提高其跟踪性能。仿真和实验结果表明,这种基于输出阻抗调节的三相重复控制逆变器在级联不控整流器时输出电压波形畸变小,对整流性负载扰动有很强的抑制作用,同时还减轻了重复控制器的调节负担和设计难度。此方案在一台采用TMS320LF2407A控制的三相逆变器上得到了验证。
摘要:研究了两种高压断路器新型电机操动机构,设计分析了两种电机操动机构及其运动特性。根据40.5 kV户内真空断路器的操作特性要求,研究了永磁直线直流电机和有限转角永磁无刷直流电机操动机构。对两种电机的结构和特性参数进行的初步的设计,同时利用有限元方法对两种电机的基本特性和起动过程进行了动态特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线。通过有限元的仿真结果的分析,一方面调整了电机设计参数,最终得到符合操作特性要求的电机操动机构;另一方面表明两种电机操动机构在起动性能、运行方式及机构的复杂性、控制方面等方面特点,为高压断路器采用电机操动机构提供了可靠的依据。
摘要:在分析现有三种基因枪优缺点的基础上,提出了一种利用脉冲电磁力作为驱动力的新型基因枪。对基因枪的工作原理、基本结构进行了阐述。从动力学和驱动电路两个方面建立了基因枪驱动系统的数学模型,利用Matlab的通用动态仿真平台SIMULINK建立了基因枪驱动系统的动态仿真模型,并利用该模型对基因枪的驱动系统进行了仿真分析以便获得其电枢的可能速度范围。仿真结果表明,新型基因枪的微弹发射速度不仅可以通过调节其驱动电路的初始充电电压的幅值来控制,而且其微弹发射速度能够满足基因枪的实际使用速度要求。
摘要:针对感应电机速度控制器的传统设计方法所存在的缺点,提出了单神经元自适应内模速度控制器。首先依据内模控制原理设计出内模速度控制器,该控制器具有PI结构,但只有一个可调参数,且该参数与控制系统的动态特性直接相关,再利用单神经元对此参数进行实时在线调节,实现了系统的自适应控制。在理论分析的基础上,将此控制器应用到基于数字信号处理器实现的交流电机矢量控制系统中。实验结果表明:该方法是一种有效的实时控制策略,它能使调速系统不仅具有良好的动、静态性能,而且具有很强的鲁棒性和自学习能力。
摘要:提出了利用数字图像处理技术和曲线拟合理论自动检测复合绝缘子表面接触角的方法。针对绝缘子表面水珠图像的特点,首先利用中值滤波、灰度拉伸等算法预处理图像,去除高频噪声,并从背景中突出水珠轮廓;然后利用Robert算子边缘检测、迭代最优阈值区域分割等算法将水珠与背景分离;再采用骨架提取迭代和八邻域轮廓跟踪等算法提取水珠的边界曲线;最后以正交多项式为基函数拟合水珠边界曲线,继而求导得到接触角。该方法能够现场检测运行中的绝缘子,测量过程不需人工干预,客观精确。多次测量同一复合绝缘子的接触角,均方误差在2%之内。
摘要:利用矩阵变换器驱动无刷直流电机,可以实现无刷直流电机的交-交直接控制。针对无刷直流电机反电势为梯形波、相电流为方波的特点,提出一种用于驱动无刷直流电机的矩阵变换器的控制策略。将矩阵变换器等效为整流器和逆变器的虚拟连接,分别对这两个虚拟环节采用输入电流空间矢量调制和三相六拍120°持续导通模式,然后将两个环节的调制策略相结合,从而实现无刷直流电机交-交变频调速。该控制策略能够实现输出方波电流的同时实现输入电流的正弦化。对给出的控制策略进行了详细的理论分析与推导。实验验证了控制策略的正确性与可行性。
摘要:提出了一种新型的三相交流二自由度径向混合磁轴承,由嵌入式永磁体提供静态偏置磁通,三相通电线圈产生控制磁通。采用等效磁路法导出了偏置磁通的计算公式,推导了径向悬浮力的数学模型。针对实验样机的性能要求,设计了磁轴承参数,在设计交流磁轴承控制系统基础上,利用Matlab/SIMULINK工具箱构建了仿真系统,对磁轴承的起浮性能、抗干扰等特性进行了仿真。最后用ANSYS8.0电磁场有限元分析软件对磁轴承实验样机的磁路和转子受力性能进行了计算和分析,证明了该设计的正确性。
摘要:对开关磁阻发电机的工作原理进行了介绍,基于线性模型下对开关磁阻发电机的输出功率进行了分析计算,根据推导出来的公式使用MATLAB建立了开关磁阻发电机的数学模型,针对影响开关磁阻发电机输出功率的设计参数和控制变量如开通角、关断角、母线电压、转速等逐一进行了仿真计算,提出了实现开关磁阻发电机最大输出功率的控制原则,并进行了部分实验验证。
摘要:为了满足谐波治理的要求,基于数字控制的电力有源滤波器应用越来越广泛。但是数字控制固有的处理延时导致有源滤波器的补偿性能受到很大的影响。在对有源滤波器数字控制各个模块分析的基础上,提出了一种基于相移控制的延时补偿策略。这种方法的主要思想是充分利用前一采样周期的计算数据,缩短当前采样周期的谐波信号处理时间,进而减小延迟时间,提高滤波器的补偿性能。整个谐波处理方法基于瞬时无功理论。延时补偿策略简单、有效,易于工程实现。在一台50kVA三相四线并联型有源滤波器上进行了实验验证,并把这种方法应用在TMS320LF240和TMS320F2812两个不同的控制平台上进行了性能比较。实验结果证明了该方法的有效性。
摘要:研究了一类具有饱和的耗散哈密顿控制系统的有限增益可镇定性问题。在一定条件下运用静态输出反馈使得系统达到全局渐近稳定。另外,针对哈密顿系统中的非线性函数提出进一步的演变条件,利用相同的反馈律使得闭环系统达到有限增益L2镇定,同时获得有限增益的估计值。仿真结果验证了所提结论的有效性。