新型旋转电磁热机热功率的研究

新型旋转电磁热机,基于传统电机温升与损耗的反问题,将输入的能量完全转化为热能,并对流经内部的水媒质有磁化功能。对电磁热机的热功率进行分析是解析电磁热机内部综合物理场的基础。本文首先简要介绍了该电磁热机的工作原理,详细分析了热机的热功率构成,推导了基于二维时步有限元法的热机各热功率的解析算法。其次,针对一台样机进行了具体的热功率计算,给出了各转速下各类热功率的数值,并分析了其变化规律。最后,搭建了相应的实验平台,提出了两种热机热功率的测试方法,并进行了相关的实验研究。     

新型旋转电磁热机对水媒质磁化作用机理初探

本文提出一种新型旋转电磁热机.在充分利用电动机旋转电势产生的感应电流、磁滞涡流热效应及机械摩擦热效应等将输入的能量全部转换为热能的同时,其产生的电磁场对水媒质有磁化作用.对电磁热机内的电磁场进行有限元分析表明,水媒质受到与之流向正交的交变电磁场的作用,将经电磁热机作用的水进行取样测试,测试结果表明,电磁热机的磁化作用能起到软化水的作用,对使用燃油锅炉和电磁热机时的垢样进行扫描电镜和能谱分析,发现磁化作用改变了水垢的晶形,从而达到除垢和抑垢的效果.     

新型旋转电磁热机三维电磁场方程的求解及相关电磁参数的研究

建立了旋转电磁热机的三维简化模型,在此基础上给出了三维电磁场方程。结合实际的磁通分布,给定方程的边界条件,并利用分离变量法求出其解析解。利用电磁场方程的解析解,推导出电磁热机端部系数的计算公式。利用基于二维有限元法的电磁热机热功率算法,实际计算了一台样机的热功率,并对其进行了测试。计算和测试结果表明,经过端部系数修正后的热功率计算值与测试值接近。对方程的解析解进一步分析得到电磁热机结构参数与热功率之间的解析表达式,利用其计算得到极对数、气隙长度、定子内径和铁心长度与热功率的关系曲线,并进行了相关分析。     

异步电机电磁转矩微机在线测试系统设计

阐述了异步电机电磁转矩微机测试的理论基础以及微机测试系统硬件电路及软件设计。用单片机8098通过测试定子电压和电流,然后由磁通观测器和座标变换来完成对电机电磁转矩的在线测试。     

基于超螺旋滑模变结构永磁同步电机的控制

根据αβ坐标系统的永磁同步电机数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建了传统直接转矩控制系统仿真模型。针对系统磁通与转矩的输出波动大的特点,基于超螺旋滑模变结构控制策略,在dq坐标系下,设计了磁链与转矩控制器,继而搭建仿真模型。在新的模型下,用转矩控制器与磁链控制器替换滞环比较器,得出了改进系统的电磁转矩与电机转速的响应曲线。通过对比传统直接转矩控制系统的曲线,结果表明改进后的系统电磁转矩曲线脉动显著减小,转速响应明显加快。     

一种双转子电磁热机及其磁场和涡流分析

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。     

高过载永磁同步电机的电磁特性

定子铁心饱和、电枢反应限制了永磁同步电机(PMSM)输出转矩的进一步提高,在一些应用场合电机的转矩密度无法满足需求。研究了永磁同步电机的转矩特性,提高了恒转速下的转矩过载能力。首先从PMSM的输出功率入手,分析PMSM的极限输出功率与输入电流、直交轴电抗和空载反电动势的关系。接着通过改变PMSM定子和转子结构参数,分析了不同槽、极比对电机转矩过载的影响;磁钢厚度对气隙磁密以及直交轴电感的影响;定子裂比对电机电磁转矩的影响;不同齿宽对电机输出转矩的影响。由此得到高过载永磁电机的设计方法。最后进行有限元分析和电磁设计,并研制了一台10倍转矩过载的PMSM。搭建了测功机实验平台,对比测试了高过载电机以及常规设计PMSM的电阻、电感与转矩-电流特性曲线。实验分析结果与有限元计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性。     

一种可用于监测调速系统对低频振荡影响的方法

受制于机械功率难以测量的实际情况,调速系统对低频振荡影响的在线分析较为困难。通过转矩分析分别研究了在不考虑和考虑调速2种情况下转速偏差、电磁功率偏差与机械功率偏差在功角-转速平面上的关系,发现:若调速系统提供了负阻尼转矩,则电磁功率偏差与转速偏差的夹角θ_2将小于π/2与低频振荡阻尼比ξ之差;若调速系统提供了正阻尼转矩,则θ_2将大于π/2-ξ。基于上述分析结果,提出一种基于监测量在线判断调速系统对低频振荡影响的方法。该方法通过在线辨识ξ和监测θ_2来判断θ_2与π/2-ξ的大小关系,即可确定调速系统是否对低频振荡提供负阻尼。4机2区域系统和某实际互联电力系统的仿真结果表明,在判断调速系统为低频振荡提供负阻尼后,通过使调速器进入开环控制模式能够有效提升振荡阻尼比,从而验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于虚拟仪器的电机转矩转速测试系统

在异步电机矢量控制等高性能电机控制的研制过程中,为了得到电机的运行情况,更好地研究异步电机的控制方案,需要对异步电机的转矩、转速等参数进行采集、存储、显示。分析了转矩转速测量原理,设计了一种基于虚拟仪器的转矩转速测试系统。通过它可方便精确地测量转矩、转速,并将其应用到变频调速试验中。试验表明,该转矩转速测试系统精度高、抗干扰能力强、操作简单,对电机运行中的动静态特性能够快速测定并以直观的图表形式描述出来。     

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。