起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。     

基于改进型ADRC的永磁同步电机转子位置角控制方法

为了实现永磁同步电机(PMSM)转子位置角的快速、精确控制,提出一种基于改进型自抗扰控制技术(ADRC)的新型位置角控制策略。首先设计一个原点周围平滑性和连续性更好的新型非线性函数。基于该非线性函数设计了转子位置角控制系统的改进型扩张状态观测器(ESO)和改进型非线性误差反馈控制律(NLSEF)。改进型ESO用来观测位置角控制系统的内部状态和扩张状态,扩张状态由非线性因素、内部模型不确定性和外部扰动组成。改进型NLSEF用来抑制残余误差,提供最优位置控制律。最后对基于改进型ADRC的PMSM位置角控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明在PMSM位置角控制中,改进型ADRC比传统控制策略具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。     

基于非线性观测器的PMSM转子位置估计

本文提出了一种基于非线性观测器的永磁同步电动机(PMSM)的转子位置估计方案。非线性观测器构造两个新的状态变量,利用这两个状态变量中所包含的位置信息,将电动机转子的位置估算出来。为验证此方案的稳定性和可行性,以TI公司的数字信号处理器TMS320F2812为核心搭建硬件平台,对整个控制系统进行了实验验证。实验结果表明,所采用的非线性观测器对转子位置的估算非常有效,同时整个控制系统在比较宽的调速范围内能稳定运行。     

直接空冷机组排汽管道弯头的失稳分析

为了分析直接空冷机组排汽管道弯头在重力和外压载荷作用下稳定性能力,采用线性屈曲和非线性屈曲分析方法,并借助Ansys有限元分析软件,对比较常用的外径为3 200mm的直接空冷机组排汽管道弯头进行失稳分析,获得了不同的临界外压载荷,最后根据GB 150《压力容器》,得到稳定许用外压载荷。计算结果表明:就单独针对一个弯头而言,外压载荷对弯头的稳定性影响起着主要作用,而重力载荷对弯头的稳定性影响很小;线性屈曲分析获得的临界外压载荷不偏于保守,通常大于非线性屈曲分析获得计算结果。为了得到更安全的临界外压载荷,建议工程运用的时候要进行非线性屈曲分析。     

162MW发电机转子振动特性和非线性瞬态响应计算分析

通过采用传统的线性转子动力学理论和最新发展的非线性振动理论对存在严重振动问题的媒发电机转子进行了临界转速、轴承稳定性和非线性瞬态响应计算,进一步分析其振动的原因和性质,并指出振动主要是设计方面缺陷引起的。     

电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式。通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响。同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用。通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比。通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段。     

162MW发电机转子振动特性和非线性瞬态响应计算分析

通过采用传统的线性转子动力学理论和最新发展的非线性振动理论对存在严重振动问题的某发电机转子进行了临界转速、轴承稳定性和非线性瞬态响应计算,进一步分析其振动的原因和性质,并指出振动主要是设计方面缺陷引起的。     

电力系统非线性振荡模态分析

利用Carleman线性化原理研究电力系统非线性振荡稳定性问题,通过分析得到了二阶及二阶以上电力系统动态方程解析解的表达式.通过Carleman线性化分析方法得到了系统的非线性高阶模态,可以用于研究电力系统的非线性动态特性及大干扰下系统的稳定性,揭示了非线性模态相关性对系统动态特性的影响.同时将线性模态参与因子的概念扩展到非线性模态中,定量地衡量各振荡模式之间的非线性相关作用.通过36节点系统的仿真计算与Prony分析结果进行了对比.通过Carleman线性化方法分析电力系统非线性模式之间的相互作用,可以在小干扰稳定和传统的线性化分析基础上更加深入地理解非线性系统的动态特性, 为分析大干扰和强非线性情况下系统的稳定性和动态特性提供了一种新的手段.     

考虑转子磁场谐波的永磁同步电动机仿真

永磁同步电动机的运行特性受转子磁场谐波的影响,在大功率、高精度拖动系统中尤为突出.目前,在仿真系统中,通常采用仿真软件自带的线性PMSM电机模型,因此很难反映真实电机运行特性受转子磁场谐波的影响这一特性.建立了考虑转子磁场谐波影响的电机数学模型,采用MATLAB/Simulink仿真软件构建了电机仿真模型,并与线性模型进行对比分析,分析表明所建模型原理正确、有效,为研究PMSM的精确控制仿真系统奠定了基础.     

大跨越输电塔极限承载力的双重非线性分析

通过考虑几何非线性和材料非线性来研究结构大变形以及材料强度富裕度对输电塔承载能力的影响,利用逐步加载的方式对某大跨越输电塔进行极限承载力分析,得到了荷载步一位移曲线以及极限承载力,分析结果表明所用方法是合理的,进行弹塑性分析更能接近输电塔实际结构的承载能力。     

基于磁链重构的永磁同步电机分布参数模型

针对基于电感的永磁同步电机(PMSM)线性集中参数模型无法描述电机磁路饱和、反电动势非正弦等非理想特性的问题,提出一种基于磁链重构的PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。首先通过有限元分析(FEA)获取电机不同工作点下的磁链,其次利用傅里叶级数展开和多项式拟合方法对磁链进行重构,再根据重构的磁链建立起PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,模型能准确描述PMSM在不同工况下的非线性特性。     

电动汽车用内置式永磁同步电动机的优化

采用有限元分析的方法,对电动汽车用内置式永磁同步电机的隔磁槽拓扑结构进行了优化,改善了漏磁现象,提高了气隙磁密;通过转子斜极的方法降低了空载反电势的谐波分量,提高了波形的正弦度;在此基础上基于遗传算法以额定转矩和永磁体体积最小为目标进行全局优化,节约了永磁体的用量,降低了电机的生产成本。优化过程对提高电动汽车用内置式永磁同步电机性能具有参考作用。     

基于稳态欠秩方程的永磁同步电机多参数并行辨识

针对永磁同步电机(PMSM)运行过程中电机参数受运行工况影响实时摄动的问题,提出一种基于稳态欠秩方程的电机多参数并行在线辨识算法。对PMSM稳定状态方程组的系数矩阵进行分析,指出PMSM稳定状态方程组为秩数为2的包含3个未知参数的欠秩方程。基于Lyapunov稳定性理论及Popov超稳定性理论分别设计了PMSM模型参考自适应多参数并行辨识器,通过设计合理的自适应律使得参考自适应系统渐进稳定,对电机定子电阻、电感及转子磁链进行相应辨识。试验辨识结果验证了所提辨识算法的有效性和实用性。     

永磁同步电机混沌运动控制研究

针对永磁同步电机(PMSM)混沌运动状态快速有效的摆脱问题,提出了一种控制算法:首先通过线性空间变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型,转换成一种简单的无量纲模型;其次分析了平衡点附近局部线性化后的Jacobian矩阵特征值,与PMSM的混沌行为的关系;最后基于Lypunov稳定性理论,设计混沌滑模控制器,实现了对PMSM混沌运动的抑制。数字仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性。     

基于微分几何方法的永磁同步电动机变结构控制

建立了永磁同步电动机的仿射非线性数学模型，采用微分几何精确线性化理论，实现了对永磁同步电动机的精确线性化解耦，并给出了反馈控制算法，最后应用非线性变结构控制理论指数趋近律法进行设计，实现了一种较新的对永磁同步电动机的控制。仿真结果表明，该控制系统具有良好的动静态性能。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

永磁同步电机位置伺服控制器及其Backstepping设计

基于永磁同步电机(PMSM)精确的数学模型，针对PMSM绕组相电流和转速强耦合特性，用Backstepping方法设计高性能PMSM位置跟踪控制器。根据Lyapunov定理证明所设计的控制系统具有全局稳定性。结果表明，用Backstepping方法设计的PMSM控制系统可以获得很好的跟踪效果，并且其滤波跟踪误差迅速以指数特性收敛到零，达到很好的位置伺服控制特性。     

PMSM转子位置复合检测与编码器校正方法

为实现永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的平稳起动,同时保证电机工作过程中的转子位置检测精度,提出一种PMSM转子位置复合检测和编码器校正方法。在分析正余弦型复合编码器绝对和增量两种工作模式的基础上,首先给出PMSM转子位置的复合检测方法,导出编码器的单向校正方法,并分析其校正误差。根据编码器单向校正误差的对称性,提出编码器的正、反转双向校正方法。结果表明,编码器参考零点标记信号位置校正值与实际相吻合,提出的方法可以保证电机的平稳起动和转子位置检测的精度,并且提出的校正方法同时适用于电机空载和带载的情况。