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摘要:针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2D有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗。计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%。
摘要:针对数值法或解析法研究永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)性能时存在的不足,采用数值解析混合法研究PMLSM磁场,把电机的磁场划分区域,针对各区域特点分别采用纯解析法和数值法,气隙区包括永磁体无网格剖分,采用解析法获得此区的磁场解析表达式;初级齿槽区采用有限元法研究电枢不同励磁形式、齿槽及端部半填槽对磁场的影响。解析和有限元法通过两者的边界条件相耦合,建立并求解电机的磁场,获得空载电势与磁链参数,分析工作在SPWM-VI下PMLSM的动态性能,提出PMLSM空载电势实验的一种新方法,仿真和实验结果进行比较分析,验证了数值解析混合法分析PMLSM性能的正确性及快速性。
摘要:针对输出滤波器存在的放大网侧电流畸变率、阻尼电阻发热严重的问题,提出一种工程化有源电力滤波器交流侧输出滤波器参数设计方法。采用二阶高通滤波器作为有源电力滤波器输出滤波器拓扑,在综合考虑输出滤波器的开关纹波滤波效果与电流畸变率、电容无功容量、电阻功耗之间关系的基础上,结合理论分析、仿真、实验研究,设计总结了并联有源电力滤波器输出滤波器的参数选择方法。采用该方法为50kVA并联有源电力滤波器设计了一套输出滤波器。实验结果表明:加装输出滤波器后,电流纹波抑制到滤波前的1/4以下,网侧电流畸变率增大约1个点,滤波电阻上90%以上的工频电流被旁路,电阻发热得到有效控制,实验结果验证了该输出滤波器设计方法的有效性。
摘要:为了研究Flyback开关电源主电路产生的磁场辐射的分布和特性,提出了一种时域计算开关电源磁场辐射对敏感回路造成的感应电压的简便方法,通过建立Flyback电源的高频电路仿真模型,分析了主电路寄生电感、电容形成的谐振及其对磁场辐射的作用。推导了敏感回路磁感应电压的简化预测算法,并对磁场分布进行了分析。最后提出了金属平面镜像抵消、主电路寄生参数控制等改善措施。仿真与实验结果验证了所提预测方法的正确性与有效性。
摘要:针对汽车电动助力转向系统用无刷直流电机的换相转矩脉动问题进行了理论分析。鉴于系统供电电压低,工作电流大的特点,研究了相电阻对换相转矩脉动的影响,得到较传统方法更为精确的判断公式,用于确定换相时的补偿相。弥补了在临界点附近,传统控制策略误补偿的缺点。为提高转矩脉动抑制的精确度,考虑相电阻的同时采用分段线性化方法来估算换相电流的斜率,得到补偿相的占空比对其进行PWM控制,使开通和关断相电流的变化速率相等,从而抑制换相转矩脉动,仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。
摘要:为了研究感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种双滑模面变结构模型参考自适应观测器,用于感应电机的转速辨识。该方法将变结构和模型参考自适应系统进行有机的整合,选择转子磁链电压模型和电流模型分别作为参考模型和可调模型,采用两模型输出的偏差构造了两个滑模面,利用代数计算方法获得转子估计速度。理论分析和仿真结果表明:所提出的感应电机转速辨识方法具有较高的转子磁链观测准确度,改善了转速估计的动静态性能;对于参数变化具有很强的自适应能力,同时算法简单,适用于实时应用。
摘要:为了研究转子表层磁路结构不对称对永磁电机堵转电流的影响,以一台22kW电机为例,利用时步有限元法,系统分析了计及表层磁路结构不对称及磁路附加饱和条件下的堵转电流特点。分析发现:当转子磁极d轴与某相绕组轴线重合时,该相电流有效值比其他两相高10%左右,且正负半波幅值相差接近10%。进一步揭示了转子表层结构不对称是导致三相堵转电流不对称的主要原因,而永磁体存在引起的附加饱和是导致堵转电流正负半波幅值不等的主要原因。通过堵转电流实测验证了分析的正确性。
摘要:针对传统Boost功率因数校正(PFC)在低压输入时由于导通损耗大,效率偏低的问题,提出一种零电压转换(ZVT)无整流桥Boost PFC。对一个开关周期内各开关的通断情况,主要电压、电流变化情况等进行详细分析,结果表明主开关及辅助开关都实现了软开关,并且具有最小电压、电流应力,在此基础上研究软开关实现条件,最后制作一台用单周控制方法控制的ZVT无整流桥Boost PFC实验样机。实验结果表明,主开关实现了零电压开通、近似零电压关断,辅助开关实现了零电流开通、零电流关断,额定条件下功率因数在0.99以上,效率可达96%,验证了理论分析的正确性。
摘要:应用静止电源实现感应电机叠频法等效温升实验需要考核静止电源质量和对电机损耗的影响。优化设计的滤波单元使电源输出电压的谐波电压因数小于0.015的国家标准要求。通过仿真实验分析,总结出实验过程中叠加电压和叠加频率变化对实验准确性的影响规律,给出了使用发电机组和静止变频电源进行叠频实验的实现方法和要点。并分析了叠频实验时机组电源和静止电源对电机铜耗、铁耗、机械损耗和杂散耗量的影响。通过对采用发电机组叠频和静止电源叠频温升实验结果与直接负载温升实验结果进行比较分析,铁心和绕组温升分别为66.5 K、62 K,61.3 K和66.7K、61.8K,57.6K,因此静止电源叠频实验法能满足电机温升实验的要求。
摘要:针对驱动垂直提升系统的分段式直线同步电动机磁阻力大的问题,利用磁场能量解析分析由于齿槽存在和铁心开断引起的分段式永磁直线同步电动机的磁阻力,建立分段式永磁直线同步电动机的有限元分析模型,分析电机内磁场分布,数值法分别计算电机的齿槽引起磁阻力和由于铁心分段引起的边端磁阻力,解析分析结果与有限元分析结果相一致,在定子绕组不通电的情况下,利用压力传感器实验测试了分段式PMLSM的磁阻力,与有限元计算结果相对比证实了理论分析的正确性。
摘要:针对同步电机驱动系统中机械速度传感器可靠性差的问题,提出一种无传感器位置和速度观测方法,即转子侧注入高频信号的方法。在此基础上,给出两种方法实现了转子位置角和速度的观测。他们分别是:基于锁相环的跟踪技术;基于反正切函数的逻辑计算。仿真结果表明,两种方法可以很好地对位置角进行观测,动态特性好。但在速度观测方面,实际应用中还需提高其动态特性。同时,分析了注入高频信号的幅值和频率要求。通过改造电机模型进行仿真分析表明,考虑寄生电容后,定子侧高频信号的幅值降低了,但是并没有影响转子位置估计的精确度和准确性,最后通过样机实验验证了所提方法的正确性和准确性。
摘要:为了评估系统电压稳定性,提出电压安全域的最小负荷裕度算法。该方法在压缩网络的基础上利用降阶雅可比矩阵最小特征模式的参与因子得到最薄弱的负荷节点。利用矩阵部分求逆算法得到对薄弱负荷节点电压灵敏度最小的发电机节点,并将其作为新增负荷的功率平衡节点,利用选出的最薄弱负荷节点和发电机节点形成初始的功率增长方向,通过连续潮流算法得到电压安全域的最小负荷裕度。无功不足引起电压崩溃这一重要因素在算法中得以体现。通过IEEE多个算例仿真以及与相关文献算例结果对比验证了所提出算法的正确性和有效性。
摘要:针对永磁同步电机运行中的混沌动态行为,提出一类永磁同步电机混沌运动的逆系统控制方法。通过多时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的永磁同步电机模型变换成一种简单的无量纲模型。利用相图和分岔图,分析永磁同步电机的混沌动态特性。在证明永磁同步电机混沌系统可逆的基础上,通过状态反馈构造出永磁同步电机混沌系统的逆系统,将逆系统与原系统串联,组成伪线性复合系统,该复合系统等效于一个二阶线性积分环节。采用线性综合方法设计闭环控制器对永磁同步电机混沌系统进行控制。仿真结果表明该方法可实现永磁同步电机混沌系统对参考转速的渐近跟踪,控制系统的动、静态响应性能优良。
摘要:针对电平数增加造成开关矢量数目增多,导致多电平空间矢量脉宽调制算法实现复杂的问题,提出一种通用的多电平空间矢量脉宽调制快速计算方法。该方法基于参考电压分解,利用相电压合成电压矢量,能快速确定合成电压矢量及计算各矢量的作用时间,具有清晰的物理概念。讨论了为减小输出共模电压的7段/5段式空间矢量脉宽调制开关序列的生成方法及FPGA实现的简化方法。所提出的调制算法具有通用性,适用于任意电平且复杂程度与电平数无关,输出共模电压小,始终限制在单位电平的2/3以下,相电压波形正弦对称,谐波含量少。算法计算量小,无需查找表,FPGA实现容易,占用资源少。
摘要:针对传统直线开关磁阻电机功率密度低,作为波浪能转换装置难以广泛应用的问题,设计一种采用高功率密度的互感耦合直线开关磁阻电机的波浪能转换装置。根据互感耦合直线开关磁阻电机的结构特点及运行原理,建立以互感耦合直线开关磁阻电机为波浪能转换装置的波浪发电系统仿真模型,并对电机典型位置时刻的磁场进行分析。采用电压外环PI调节加电流内环斩波调节的双闭环控制策略对互感耦合直线开关磁阻电机波浪发电系统进行仿真分析。系统仿真结果表明:以互感耦合直线开关磁阻电机作为波浪能转换装置,能够达到波浪发电的目的。
摘要:针对产品可靠性分析过程中,由于评价因素多且故障描述语言及评判指标具有模糊性,难以给出准确有效的分析结果的问题,利用模糊综合评判方法对故障模式、影响及危害性分析方法(FMECA)进行改进。通过建立因素集、评价集、模糊因素评价矩阵、权重集等步骤,将定性评价指标予以定量化。并以电磁流量计传感器系统为例,制定故障模式、影响分析(FMEA)表格,对表中各故障模式进行模糊综合评价。依据评判结果得出各故障模式的危害等级排序,进而找到产品可靠性改进的重点。分析结果与实际情况吻合,说明该方法是能够充分利用系统模糊信息进行可靠性分析的有效方法。
摘要:针对常规线性磁场模型难以准确描述凸极同步电动机的稳态和动态特性,磁场饱和效应严重影响高性能电动机驱动系统的控制精确度,对凸极同步电动机磁场饱和模型进行了研究。阐述了电动机d-q轴交叉饱和的机理,采用稳态饱和电感,动态饱和电感以及交叉饱和电感来表述磁场非线性的特征,建立了凸极同步电动机非线性磁场饱和模型,同时给出了其状态空间方程。采用矢量控制策略对凸极同步电动机的磁场饱和模型进行仿真分析,结果表明电动机的励磁电流能根据磁场饱和程度做出准确的响应建立电动机的磁场,d-q轴电流和负载功角的变化规律完全符合磁场饱和运行工况,验证了模型的有效性。
摘要:针对永磁同步电机驱动控制系统在运行过程中易受非线性和不确定性因素的影响导致控制性能下降的问题,提出引入智能积分器的模糊逻辑控制方法,并应用于永磁同步电机矢量控制系统中。该方法通过在常规模糊控制器的基础上引入积分环节并对引入时机进行智能判决,使系统在保留了常规模糊控制良好的动态性能的同时改善了稳态精确度。对控制系统进行了建模和仿真。仿真结果表明:该方法响应速度快,稳态精确度高,对超调和振荡抑制能力较强,比传统的PI控制器、常规的模糊控制器以及全时引入积分作用的常规模糊积分控制器具有更好的动、静态综合性能。