无刷双馈电机全域多工况温度场的分析与计算
摘要：为研究无刷双馈电机（BDFM）的温度分布规律，分析了定转子间的热耦合、定子铁心与机壳间安装间隙的处理方法，考虑了导热系数随温度的变化以及散热系数随风速的变化，进而提出了定转子全域温度场计算模型。用有限元法计算了BDFM二维稳态和暂态温度场，揭示了不同结构和运行工况下BDFM的温度分布规律。结果表明，最高温度出现在接线盒附近的定子控制绕组；在控制绕组电流频率一定的情况下，增加散热翅高度、提高散热翅风速、减小负载转矩、降低控制绕组电压，可降低温升；采用控制绕组恒压频比控制策略，BDFM在双馈亚同步运行时的温升高于在双馈超同步运行时的温升，而在单馈异步运行和双馈同步运行时，温升明显降低。相似结构感应电机的温度实测数据验证了计算模型的正确性。多相电机非正弦供电下的定子缺相容错控制
摘要：多相电机通常采用集中绕组和非正弦供电方式，以改善磁场分布并提高电机的转矩密度。针对多相电机的上述特点，提出定子缺相时非正弦供电的容错运行策略。以9相异步电机为例，基于故障前后定子磁动势保持不变的原则，构建了剩余各相的电流方程组。分析了忽略7次谐波磁场、仅保持故障前后1、3、5次定子磁动势不变等容错策略，并通过引入定子铜耗最小的附加条件来求解正常相的电流。电流环采用比例谐振控制算法，实现了相坐标系下的无静差控制。通过实验对上述算法进行了验证，结果表明多相电机在非正弦供电情况下能获得较高的转矩密度和较平稳的运行性能。3相全桥驱动的S-MCSRM数学模型
摘要：针对短磁路互感耦合开关磁阻电机（S—MCSRM）的绕组连接方式和原理，建立电机的简化磁网络模型。通过插值法计算得到开关磁阻电机（SRM）磁影磁势曲线簇。在此基础上，推导S—MCSRM磁链方程，利用二分法计算S—MCSRM磁链特性。根据虚位移原理和SRM磁彬磁势模型，得到S—MCSRM两相同时导通时的矩角特性。利用有限元软件，从电磁场分析的角度，计算获得S-MCSRM的电磁特性，并与磁网络模型法进行比较，比较结果表明，该非线性建模法的误差不超过20％，验证了建模方法的合理性和有效性。根据建立的S—MCSRM数学模型，比较分析了电机和传统SRM的电磁转矩及转矩脉动系数。一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法
摘要：针对LCL滤波器的谐振峰特性会导致系统不稳定、中大功率变流器中无源阻尼方法的阻尼损耗会引起严重发热问题，根据LCL滤波器的传递函数和电容支路电流对系统阻尼的影响，提出一种电容支路电流反馈有源阻尼策略和反馈参数设计方法。研究了电容支路电流反馈有源阻尼策略对系统谐振峰增益和开关频率处增益的影响，将该有源阻尼策略和无源阻尼法进行了对比研究。得出电容支路电流反馈有源阻尼控制策略反馈参数的设计方法。对带有LCL滤波器的并网逆变器进行了仿真研究，仿真结果表明这种有源阻尼策略能有效抑制LCL滤波器的谐振峰，降低输出电流在谐振频率处谐波，增加系统的稳定性。聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理研究
摘要：为了探讨聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理，对自制纳米杂化聚酰亚胺（PI）薄膜进行不同时间的电晕预处理，并对电晕预处理后的试样分别进行电晕老化与热激电流（TSDC）测试，结果发现在适当的电晕预处理条件下，纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命会得到提高，且薄膜耐电晕寿命、热激电流活化能都与薄膜电晕预处理时间存在一定关系，二者变化趋势大致相同。分析表明纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命与其中受陷载流子的状态有关，当材料中均匀分布能级较深的稳定的载流子陷阱时，材料表现出较好的耐电晕性能。基于SEMIHEX接法永磁同步电动机单相运行稳态性能
摘要：为了更加全面深入地研究SEMIHEX接法的优越性，将该接法应用于异步起动三相永磁同步电动机的单相运行上。首先，给出了异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗表达式，并且基于对称分量法，对该接法电机的对称运行条件进行分析；然后，提出了单相运行时的稳态性能计算方法；最后，设计了一台异步起动永磁同步电动机作为试验样机，将其按照SEMIHEX接法进行改接，进行了稳态试验研究。结果表明，三相永磁同步电动机采用SEMIHEX接法单相运行时，具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。因此，可以在实际应用中设计较低功率因数的异步起动永磁同步电动机，采用SEMIHEX接法单相运行时，在电路中接入电容器，来提高功率因数。风电场混合无功功率补偿系统及其控制策略研究
摘要：受风电机组、变压器及线路的感性无功需求影响，现有风电场多需加装无功补偿装置，装置成本与补偿效果问的矛盾则是左右补偿装置类型选取的关键因素。提出采用电容器组与静止无功补偿器构成混合无功补偿系统。该补偿系统可在电网正常时协调电容器组与静止无功补偿器，实现并网点无功功率的实时、连续控制，有效提高并网点电压质量；在故障及故障恢复时刻，提高并网点电压支撑能力，减少电压恢复时间，协助风电场实现低电压穿越。在详细阐述混合补偿系统原理、结构基础上，以接入地区配电网的风电场为例，构建仿真模型并进行计算分析，所得结果验证了所提出的混合无功补偿思想的可行性与有效性。内置式无轴承永磁同步电机径向悬浮力建模
摘要：针对内置式无轴承永磁同步电机悬浮控制时的因径向悬浮力数学模型建立不准确而导致的控制性能不佳的问题，提出了内置式无轴承永磁同步电机径向悬浮力的精确数学模型建立方法。介绍了内置式无轴承永磁同步电机的结构和工作原理。对内置式无轴承永磁同步电机气隙磁场进行了分析，采用麦克斯韦应力张量法推导了其径向悬浮力的精确数学模型。采用有限元分析方法对推导的径向悬浮力数学模型进行验证分析，并对内置式无轴承永磁同步电机的最大径向悬浮力有限元仿真计算结果、理论计算结果和实际测量结果进行了比较。分析结果表明，采用麦克斯韦应力张量法建立的径向悬浮力数学模型误差小、精度高。一种双转子电磁热机及其磁场和涡流分析
摘要：为了提高传统的单转子电磁热机永磁体的利用率，增加热机的致热功率，提出一种双转子电磁热机。介绍了该热机的基本结构及工作原理，建立了该热机的二维简化求解模型，在此基础上给出了二维电磁场方程，并得出该热机的致热功率及涡流解析模型。基于有限元求解方法，分析了该热机的磁场及涡流分布特点。比较了双转子热机与单转子热机在不同转速下的致热功率及传热管道内的磁场分布。有限元分析的结果表明，采用双转子结构设计的热机，致热功率明显提高，同时定子传热管道中可获得高强度且近均匀分布的交变磁场，有利于传热水媒质的磁化效应。旋转电磁致热器热功率与结构参数关系的研究
摘要：为了分析新型电磁加热装置一旋转电磁致热器的设计方法，对致热器的热功率进行了研究。首先分析了致热器的热功率分布规律，提出定子热功率透入深度的概念作为致热器设计的准则，给出了透入深度随转速变化的规律，分析了透入深度在致热器设计中的作用。以此为依据，为提高致热器的热功率密度，比较了闲口槽、半开口槽和开口槽三种不同定子结构的致热器在不同转速下的热功率密度。分析了开槽结构的致热器槽深和槽宽变化对热功率密度的影响，最后对开口槽和闭口槽样机的热功率进行了测试。实验结果表明了分析的正确性。永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制
摘要：为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷，探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用，建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型，设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器，将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域，保证系统良好的动态性能；通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明：该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能，相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器，稳态精度由4％提高到0．5％，鲁棒性强，结构与算法实现简单。三电平逆变器死区补偿策略研究
摘要：为了避免桥臂直通带来的危害，必须在PWM驱动脉冲中加入死区时间。在电压型逆变器低频和轻载运行时，死区效应将导致输出电压和电流的畸变。针对三电平逆变器，根据伏秒等效原理和输出电流极性，提出一种新型的死区补偿策略，既补偿了死区时间、功率器件的开通和关断延时，又考虑了管压降带来的死区效应。基于DSP与CPLD，构建三电平逆变器硬件平台，在一台30kW三相异步电机上完成了相关实验，并通过李萨如图对输出电流波形进行分析。实验结果验证了该方法可以有效的改善输出电流波形，并补偿了由死区效应所造成的输出电压损失，提高了系统低频运行的性能。非均匀场下SF6短间隙正电晕放电行为
摘要：为深入探索SF6气体放电过程的微观机制，对大气压下10mm针-板电极SR气体间隙的正电晕放电通道中带电粒子行为进行了研究。在尖-板电极模型的基础上，考虑了sR间隙放电过程带电粒子电离、附着、复合、扩散以及光致电离的影响，给出了SR短气隙正电晕放电过程的电子、正离子和负离子时空行为的表征方程，以及与空间电荷场耦合的泊松方程，并采用通量校正输运法（flux—corrected transport，FCT）对粒子连续性方程进行求解，获得了放电过程中带电粒子的时空行为规律及空间电场分布发展规律，并从空间电荷密度、放电参数、电场强度等方面与实验结果相比较，验证了模型及算法的正确性。数控机床用多步进电机伺服系统控制
摘要：针对两相混合式步进电机低频转矩脉动和高频失步的问题，同时为了研究多电机间协调控制，结合大脑情感模型与插补理论提出了一种多电机伺服控制方法。依据混合式步进电机存在参数非线性以及轴向、径向磁场强耦合的特点，采用不依赖被控对象模型的大脑情感学习控制算法。通过分析两相混合式步进电机的磁网络模型，得到了反电动与转子转速的关系，为控制系统提供速度反馈。运用自适应插补算法，使得多电机间协调运动从而减小轮廓误差。通过分析实验结果，表明运用大脑情感学习控制算法能够克服两相混合式步进电机时变的参数带来的影响，有效提高电机的响应速度和带载能力。自适应插补算法能够根据不同轮廓曲线控制多电机协调运动，提高了加工精度和速度。新型ECT数据采集系统设计与实现
摘要：针对电容层析成像数据采集系统数据采集实时性问题，在详细分析ECT数据采集系统工作原理的基础上，提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的新型数据采集系统。该系统以FPGA作为核心控制单元，通过控制交流激励电压信号产生，调整ECT电容传感器各电极状态，在FPGA内部对采集信号进行数字解调，以达到实时数据采集的目的。仿真实验结果表明：新型ECT数据采集系统计算精确度得到提高，数据采集速度快于传统ECT数据采集系统，系统稳定时间缩短，为ECT系统实时数据采集提供一种新方法。博弈模型在复杂系统连锁故障预防的应用
摘要：针对故障树法和贝叶斯网络方法存在的复杂系统连锁故障非动态性分析的问题，结合博弈论和协同学中序参量的概念提出一种连锁故障预测方法。在系统众多状态参量中，序参量主宰着系统演化的方向。每个序参量都企图主宰系统的格局，这一过程恰恰体现了参与人之间的博弈行为。将子系统中的多个序参量映射为博弈中的参与人，在得益函数的定义中，还考虑到序参量之间除了竞争外也有合作，建立了一种基于协同学的非合作博弈模型。以火灾报警控制网络为应用实例，仿真结果表明接近临界阈值的序参量会导致故障子系统与其他子系统的关联作用增强，为复杂系统连锁性故障预防提供了新的途径。一类非仿射非线性系统混合自适应模糊控制
摘要：针对一类单输入单输出非仿射非线性系统控制方向未知情况下的控制器设计问题，提出一种混合自适应模糊控制器设计方案。该方案利用泰勒级数将非仿射系统转换为仿射系统．通过模糊逻辑系统逼近该仿射系统中的未知函数，基于此构造模糊控制器，同时利用跟踪误差和模型预测误差设计参数自适应律。利用Lyapunov稳定性定理证明运用所设计的控制器可以保证系统跟踪误差收敛，同时证明了该方案相比已有方案系统跟踪误差具有更快的收敛速度。仿真结果验证了所提控制器设计方案的有效性。基于干扰观测器的磁轴承开关功放延时补偿
摘要：为了解决延时引起的磁轴承系统稳定裕度下降问题，针对磁轴承开关功率放大器中存在的固有延时和可变延时进行了研究，提出了一种利用干扰观测器（disturbance observer，DOB）理论的时间延时补偿方法。该方法将开关功率放大器中产生的延时作为扰动项等效到输入端，并构造相应的干扰观测器模型对扰动项进行估计，实现对磁轴承开关功率放大器的延时补偿。仿真和实验结果表明，干扰观测器可以有效的降低超调，减小波形滞后失真，提高跟踪性能，从而验证此方法对于提高系统的动态响应速度是可行有效的。