基于有限元法的多相同步发电机空载特性分析及额定励磁电流计算

针对多相同步发电机铁心的磁非线性和结构复杂性,采用非线性有限元法,建立了电机计算模型,对空载特性与额定励磁电流的计算进行了研究。以一台十二相同步发电机为例,在电磁场计算的基础上,对气隙磁场进行了谐波分析及空载特性计算,计算所得基波电势与实测结果吻合,表明此法可用于电机电磁场计算,能给电机设计提供理论依据。在此基础上通过内功率因数角等参数的迭代,计算得到了与额定工况相符的励磁电流,其方法有较高的实用性,可为一般同步发电机励磁电流计算提供参考。     

同步电动机用无刷励磁机电磁设计研究

本文提出的同步电动机用无刷励磁机的主要作用是在同步电动机转子从零到接近额定转速范围内通过整流器为同步电动机提供励磁。无刷励磁机和整流器与主机同轴。同时,无刷励磁机结构类似于绕线式感应电机,但其定子三相绕组接由晶闸管组成的固态三相交流调压器。这样通过调整调压器就可以控制转子电流的大小。本文介绍了整个无刷励磁系统的原理。此外,对无刷励磁机的等效电路、功率流程、参数等进行了分析研究,并以42000kW(电动机额定功率)实际电机为例,利用由此开发的无刷励磁机电磁设计软件和有限元软件对其进行了计算,其计算结果与试验结果比较吻合,由此说明本文提出的方法是行之有效的。     

核电用5800kW无刷励磁机设计性能与特点的一些分析

分别对5800kW无刷励磁机的交流励磁机、永磁副励磁机、整流盘的设计性能与特点进行分析,然后从与其它励磁机比较、励磁电流、损耗、通风与温升、顶值电压倍数与响应性能等方面对无刷励磁机的性能进行分析。     

独立磁路混合励磁电机的矩阵分析

独立磁路混合励磁电机结构特殊,分析计算也区别于常规电机。运用矩阵分析方法,导出该电机的稳态和动态数学模型,分析其磁场大范围可调制的机理,并给出一台由转枢式交流励磁机供电(无刷)的独立磁路混合励磁试验样机的计算实例及试验结果,获得了满意的一致性。计算数据与试验结果表明：改变电励磁磁势(magnetomtive force,MMF)的大小和方向可改变电枢感应电势(electromotive fore,EMF)的大小,而且感应电势与电励磁磁势近似成线性关系;由于励磁电流由转枢式交流励磁机提供,无需电刷,提高了系统的可靠性;独立磁路混合励磁电机和转枢式交流励磁机一体化设计,减小了体积,使系统结构更紧凑可靠。     

无刷励磁系统旋转二极管故障的在线监测

对励磁机定子励磁电流的谐波特征进行理论分析,分析发现旋转二极管故障时励磁机定子励磁电流将出现不同于正常运行时的谐波分量;进一步在MATLAB/SIMULINK下建立了包括旋转二极管在内的无刷励磁系统的仿真模型,对二极管各种故障下的励磁机定子励磁电流进行了仿真计算,验证了理论分析的正确性.研究表明：依据励磁机定子励磁电流监测分析可对旋转二极管故障进行有效在线监测.     

60Hz汽轮发电机励磁电流分析与计算

利用电磁场有限元方法对660 MW 60 Hz发电机进行空载特性、短路特性计算分析,得到空载磁密、波形、空载特性和短路特性曲线,以此进行额定励磁电流计算。与传统磁路计算结果及试验值比较,计算结果比较合理。     

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。     

大型无刷励磁电机的结构特点

通过实例介绍了大型无刷励磁电机的结构和风路特点,其中主要介绍了冷却结构、铁心和绕组结构、交流励磁机旋转电枢结构。验证了无刷励磁电机虽然结构特殊、制造难度大,但性能十分可靠,为同类电机提供了一定的参考价值。     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

变频调速同步电动机无刷励磁技术

传统的无刷励磁系统无法满足变频调速同步电动机低速运行工况的要求。通常采用单相交流励磁取代直流励磁,但传统的单相交流励磁系统的输出电压受转子位置影响较大,不能提供稳定的励磁电压,无法保证电动机起动性能。针对该问题,设计了一种采用单相交流励磁、串联单相整流新型结构的中频交流感应无刷励磁装置,能在电动机起动时提供与转子位置无关的稳定励磁电压。基于励磁机的数学模型,分析了单相交流励磁下电机的电磁关系,通过仿真和试验验证了该交流感应无刷励磁装置的良好性能。     

旋转整流器无刷同步发电机起动交流励磁仿真分析

旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等优点，在航空电源系统中得到广泛的应用。为了适应未来飞机电源系统发展的要求，航空发电机需要具有起动/发电双功能。本文给出无刷同步电机的新型单相交流励磁方案，在励磁机直流励磁绕组通入单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使励磁机转子电枢绕组中产生感应电势，经过旋转整流器整流，为主发电机提供励磁电流，解决零速下主发电机励磁问题。文中建立了考虑励磁机铁损耗的仿真模型，并运用仿真手段详细地分析励磁机的单相交流励磁的频率和幅值对主发电机励磁电流幅值的影响，最后给出发电机起动过程中，励磁机单相交流励磁的控制规律。     

同步风力发电机无刷励磁系统设计

提出了无刷励磁同步风力发电机励磁系统设计方案,采用可控硅静止励磁装置向交流励磁机定子励磁绕组提供直流电,励磁机发出交流电经过旋转整流器供给风力发电机励磁。只需跟随风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定。在额定风速以下,获得最大风能利用系数,额定风速以上,保证输出功率恒定。并提出了基于单神经元自适应PID控制算法的控制器设计,该系统具有可靠性高、抗干扰能力强、硬件简单和系统可扩展性强的特点。     

旋转电枢式交流励磁机的电磁设计要点

由于同步电动机运行过程中对励磁系统的特别要求,导致交流励磁机的设计中需要有一些特殊的考虑。从同步电动机的运行原理上出发,对交流励磁机的电磁设计要点进行了充分剖析,并简要介绍了无刷励磁同步电动机的结构组成、起动及运行原理。     

11相无刷励磁机故障工况数字仿真研究(一)

本文应用张量电网络理论所建立的无刷励磁机通用仿真模型,对１１相无刷励磁机进行了额定工况及故障工况的仿真研究。故障工况包括一个二极管支路断开及一个二极管支路短路情况。分析了熔断器布置的有效性。励磁机电感参数由二维有限元法算得。进行了实验,理论分析与实验结果吻合。     

少稀土组合励磁永磁无刷电机设计与分析

基于采用稀土永磁和非稀土永磁组合励磁的磁钢结构,提出了一种并联磁路型的少稀土组合励磁永磁无刷电机。介绍了该电机的拓扑结构及运行原理,并在此基础上结合电机功率尺寸方程和励磁源等效方法,给出了电机的初始设计方法并优化确定了相关的设计参数。利用有限元方法深入分析了电机在空载和额定负载条件下的电磁性能。加工了1台5 k W样机,搭建试验平台进行了相关的试验,结果表明了该电机拓扑结构和优化设计方法的有效性。     

一种新型混合励磁同步发电机的两级式无刷励磁方法

针对切向/径向混合励磁同步发电机(tangential/radialhybrid excitation synchronous generators,T/R-HESG),提出了一种两级式无刷化自励方法。根据切向/径向混合励磁同步发电机的结构特点和磁路特性设计了两级式无刷化方法,实现了完全自励。同时,完成了励磁机的设计,通过对空载特性以及旋转整流器换相重叠角的研究,结合有限元仿真,优化了其结构,以保证励磁机与主发电机的匹配。对两级式无刷系统进行建模,通过整体仿真验证了该种方案的正确性。加工了一台基于T/R-HESG的两级式无刷励磁样机,测试了励磁机的电流放大特性、两级式无刷励磁系统的静态特性和动态特性,结果表明该两级式无刷发电机具有良好的工作性能。在航空航天、风力发电等领域有广阔的应用前景。     

无刷励磁同步电动机异常振动故障分析

针对一台无刷励磁同步电动机异步运行时正常,而牵入同步运行时产生振动的现象,进行了故障分析,并对旋转整流盘、励磁机的串入电路波形进行了检测分析并逐一排除,最后利用交流阻抗电压测试法查明了磁极绕组短接的故障点,实施绝缘处理后使电机异常振动问题得以解决。     

不同维度对永磁副励磁机仿真结果的影响

针对永磁发电机的三维分析较少的现象,以一台7.8 kVA额定容量的新型永磁无刷副励磁机为研究对象,采用有限元软件maxwell对其分别进行二、三维建模,并对其电磁场、温度场情况分别进行仿真计算。将其所得计算结果进行比较,并与工厂实际试验值进行对比,验证有限元计算的正确性,比较两种模型方式的各自优缺点,为之后的同类电机计算分析提供基础。