切向内置式高速永磁电动机转子结构优化研究

针对小功率高速永磁电动机,为满足高速电动机转子结构的应力要求,并简化电动机的生产工艺,提出了一种基于梯形永磁体的切向内置式转子结构,在满足电动机基本设计要求的前提下,对电动机转子相关结构参数进行了优化设计。采用有限元仿真方法,详细地分析了极弧系数和转子表面结构对齿槽转矩、平均转矩和转矩脉动的影响规律,并对转子的结构应力进行了校核。研究表明,该转子结构可有效简化电动机的生产工艺,总结了部分参数对电动机转矩性能的影响规律,并通过对转子结构的优化,有效地减小齿槽转矩以及转矩脉动。     

面向变电站安全隔离的一体化通信分析平台构建

为有效提高检修和改扩建过程的可靠性与安全性,构建了面向变电站安全隔离的一体化的通信模拟与分析平台。依据ADPSS所需要仿真的一次系统的规模和配置信息,确定以IEC61850 SCL来描述一次元件及其配置信息的方法,实现了一次仿真建模配置和一二次系统的模型关联。把针对一次动态闭环仿真的ADPSS测试技术纳入基于站内IEC61850模型配置SCD文件的二次系统调试分析架构。在所构建的一体化的通信模拟与分析平台基础上,提出了典型的二次系统运行状态切换方案。通过模拟变电站带电运行状态,反复试验二次设备的检修、修改、更换等实际操作,提高检修和改扩建过程的可靠性与安全性。     

An Improved Torque Sharing Function to Minimize Torque Ripple and Increase Average Torque for Switched Reluctance Motor Drives

Abstract—This article presents a novel torque ripple minimization approach based on the genetic algorithm (GA) for the switched reluctance motor (SRM) drives. The fitness function of the GA is designed on the basis of two main optimization criteria. The first optimization criteria; three objectives are defined to optimize commutation angles minimizing torque ripple and copper loss. The second optimization criteria; an objective is defined to eliminate the negative torque which decreases the average torque in SRM drives. The achievement of all objectives depends on the adjusting appropriate the commutation angles of the torque sharing functions (TSF) during the commutation period. All of conventional TSFs are dependent on three different commutation angles, namely turn-on, turn-off, and overlapping. Due to the nonlinear phase inductances of SRM, the delay of current rising and falling time are not unity in overlapping commutation region. To overcome the separation of the incoming and outgoing phase currents during the commutation region, rise angle, and fall angle are used instead of overlapping angle. GA is used to optimize the commutation angles of conventional (sinusoidal) TSF and improved (sinusoidal) TSF. At the same time, the elimination negative torque effects on torque ripple, average torque, and copper loss is investigated.     

基于电机本体的新能源客车电磁噪声分析

为了研究新能源整车在行驶过程中的高频电磁噪声,采用试验与仿真相结合的方法,对某款新能源客车进行噪声、振动与声振粗糙度(NVH)测试,对新能源客车电机进行电磁仿真分析。对求解的电磁力密度进行时空的二维傅里叶变换,结合试验数据确定了电磁噪声主要来自于0阶72倍频;从电机本体出发,以电机转子的磁钢夹角、磁钢长宽等结构参数为设计变量,优化电机电磁力密度与转矩脉动;同时对优化后的模型利用有限元方法进行电磁、结构与声学的多物理场联合仿真,进一步求解电机的电磁噪声,并进行整车的NVH试验验证。试验结果表明:优化后的整车总体噪声减小了8.53 dB(A),电机72倍频噪声最大值减小了18.59 dB(A),减速机7阶噪声最大值减小了5.02 dB(A),仿真结果与试验测试结果吻合。     

直流配电网多变流器纹波谐振问题研究

纹波是直流配电网中一种典型的电能质量问题。纹波谐振不仅影响直流配电网的电能质量,还会危及系统的安全稳定运行。探究了纹波在直流侧网络结构中的谐振现象;对接入端交流侧出现电压畸变和三相不平衡等情况引起的纹波从机理上进行了分析;建立了含变流器的直流配电网的等效电路,推导了变流器接入个数及接入位置对纹波谐振的影响关系;考虑各变流器间的耦合作用,推导了各变流器之间的耦合系数,研究了耦合作用对纹波谐振的影响。仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

分段供电直线感应电机动子不对称模型及参数计算

对于分段供电直线感应电动机,由于动子两端开断,动子等效互感存在较大的不对称,仅控制定子电流对称,不能消除动子负序电流引起的两倍转差频率力波动。基于动子涡流产生的机理,提出了动子等效绕组的形式,推导了动子不对称分布参数模型,得出在动子行程的大部分阶段,电机的不对称参数是基本恒定的。提出了动子不对称参数的计算方法,通过有限元建模进行推力仿真,并在大功率加速实验平台上开展动态试验,计算了动子不对称电感参数,仿真和实验计算结果与理论值吻合良好。动子不对称参数计算方法,可以为分段供电直线感应电机的电磁设计和优化控制提供参考。     

基本顶弹性基础边界薄板模型分析（I）——初次破断

建立基本顶弹性基础边界弹性薄板力学模型,运用偏微分方程有限差分方法,研究了推进步距、弹性基础系数、基本顶厚度与弹性模量对基本顶主弯矩与破断位置的影响,得出：基本顶厚度或弹性模量增大时,中部最大主弯矩Mz增大、长边与短边绝对值最大主弯矩Mc,Md减小;步距增大时,Mz,Mc,Md均增大、Mz增长幅度较小;弹性基础系数增大时,Mz减小、Mc,Md增大;根据主弯矩破断准则得出：推进步距或弹性基础系数小时基本顶中部先破断、反之长边超前煤壁先破断;基本顶厚度或弹性模量小时长边超前煤壁先破断、反之中部先断裂。基本顶厚度或弹性模量越大超前断裂距离越大;弹性基础系数或步距越大超前断裂距离越小。弹性基础边界时,基本顶存在3类破断顺序：① 长边-中部-短边;② 长边-短边-中部;③ 中部-长边-短边。     

大力矩、低脉动交流永磁力矩电机设计

为满足超精加工等领域对高精度驱动控制系统的需要,交流永磁力矩电机正逐渐向大力矩、低脉动方向发展,但国内相关领域的研究相比于国外仍有很大的差距。根据实际需要,分析研究了大力矩、低脉动交流永磁力矩电机的结构,并根据技术要求对电机加以设计。最后利用有限元分析方法对提出的交流永磁力矩电动机进行分析,用以验证所设计的电机在过载能力、定位力矩及波动力矩的抑制等方面的性能。仿真分析结果显示所设计的电机具有优良性能。     

模块化多电平变频驱动系统的转矩脉动最小化控制

应用基于两电平变频器的传统感应电机驱动系统存在输出转矩脉动较大的问题。针对这个问题,设计了一种模块化多电平变频器驱动的多极感应电机转矩脉动最小化控制方案。基于多极感应电机设计了其多电平驱动变频器拓扑,并采用了一种单极性的载波移相空间矢量脉宽调制技术进行控制。通过脉冲序列生成分析和计算,系统的低次输出谐波都达到了开关频率的四倍频以上,进而有效降低了转矩脉动。基于模块化多电平变频器的多级感应电机驱动试验平台进行了对比试验研究,试验结果验证了在新型控制策略下的有效性,电机转矩脉动得到了明显改善。