永磁电机温度场的改进有限公式迭代算法

非晶合金材料由于其高导磁、低损耗的特点,在电机的研究、开发中受到了广泛和密切的关注。由于非晶合金电机常常运行在变频控制下且工作频率往往较高,电机内谐波含量大、发热严重。考虑到电机损耗、材料导热性能、散热面对流传热性能受温度分布的影响,将温度场计算程序与一套双重循环迭代系统相嵌套,计算7k W盘式非晶合金永磁电机的三维温度分布。通过系统内循环确保电机腔内空气温度的准确选取;通过外循环计及温度分布对损耗、导热系数以及对流传热系数的影响。从有限公式迭代算法的基本原理出发,通过对温度场数学模型的改进,简化循环中对导热系数修正的计算过程,降低每步迭代的计算量。通过对比迭代算法算得的温升分布和电机温升实验结果,验证了模型的合理性和计算结果的准确性,为盘式非晶合金永磁电机的温度分析计算提供了一种较为精确、快捷的参考方法。     

基于彩色摄像和光谱分析联合测温方法的电弧温度场分布测量

温度是描述电弧物理特性的关键参数,掌握电弧温度分布随时间变化的规律对分析电弧燃烧机理及其对触头的烧蚀过程具有重要意义。利用彩色高速摄像机和光谱分析仪进行联合测温,得到电弧温度场空间分布随时间的变化规律。通过开距可调的电弧发生装置产生稳态电弧,进行测温系统标定,得到了稳态电弧温度场分布。在此基础上研究了不同稳态电流下电弧温度场分布,得到了电流对于标定系数及电弧温度场分布的影响规律。     

宽温度范围下感应耦合电能传输系统软开关技术

以石油钻井装置中的电能无线传输技术应用为背景,针对宽温度范围下系统参数变化导致系统偏离软开关工作点,造成系统传输性能下降甚至无法工作的情况,通过实验分析研究,给出感应耦合电能传输(ICPT)系统主要参数随温度变化的规律;基于频闪映射建模方法和周期不动点理论对主电路进行建模分析,给出系统谐振频率随温度变化的关系,为调整驱动频率实现系统软开关控制提供依据;提出一种查表法和扰动观察法相结合的控制方法,实现了ICPT系统在宽温度范围下的软开关控制。最后,通过仿真和实验验证了所提理论和方案的可行性和有效性。     

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法

继电器电磁机构的动态特性受其本身发热及环境温度的共同影响,在仿真时忽略以上因素会导致结果准确性降低。为解决该问题,通过分析动态特性和热场计算的数学方程,提出一种基于有限元仿真的电磁-热耦合建模方法。该方法旨在通过Flux与Simulink联合仿真,结合相似原理、电阻温度系数和J-A模型,建立一个综合考虑传热学系数、线圈电阻和软磁材料性能的耦合仿真模型。以大功率直流继电器GL200为例,运用耦合建模方法,对不同环境温度和反复短时工作状态下电磁机构动态特性进行仿真分析,并通过与实测数据的对比,证明电磁-热耦合模型仿真结果比忽略温度的模型仿真结果更加合理。     

适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型

提出一种基于器件到系统的等级与传热网络结构本身的多时间尺度特征建立绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)传热模型的建模方法。基于热传导理论和经典Cauer传热RC网络结构,建立IGBT传热网络结构模型,查明单层与多层热网络结构的结温运行规律以及简化标准与方法。在此基础上,以器件到系统对IGBT传热模型的不同需求为主线,以器件封装结构各层时间常数的不同时间尺度为切入点,建立适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与高效性。所建立的IGBT传热模型对于查明IGBT器件的传热网络结构特征与结温运行规律,实现电力电子器件到系统的独立与联合仿真具有一定的理论意义和应用价值。     

面向油中溶解气体监测时序数据压缩的改进方法

为提高油中溶解气体监测数据的分析、传输效率,提出了一种针对时间序列数据的改进压缩存储方法。首先区别状态量和模拟量的数据类型,并创建不同数据列的二维表。其次,组合应用旋转门算法和哈夫曼算法,并在创建的数据区间索引后实现数据压缩存储。实测结果表明该方法不仅能满足对时间序列数据的高效、并发存储要求,还有利于在改进数据读取、传输效果的基础上,开展大数据分析和跨系统应用。     

基于线路分段参数的非全程同塔双回线故障定位算法

对非全程同塔双回输电线路故障定位问题进行研究。首先,对非全程同塔双回线的特点进行分析,并针对传统伪根识别法无法适用于非全程同塔双回线故障定位的问题,在分析伪根存在与否的基础上,提出一种换模量伪根识别算法,该算法可以有效识别故障支路与非故障支路的伪根情况。进而,提出一种基于非全程同塔双回线路分段参数的双端工频量故障定位算法,该算法将故障支路辨识与故障点定位相结合,在线路全程内均可完成故障定位,不受故障类型、各端数据不同步和过渡电阻等因素影响。ATP-EMTP仿真结果表明,所提算法可行、有效。     

海洋工程装备制造现场大尺寸组网测量

为满足海洋工程高端装备的制造与装配过程中对宏观测量大尺寸和局部细节高精度的双重要求,提出了一种构建全局控制网络并优化转站精度的方法。在研究激光跟踪仪测量规律的基础上,对激光跟踪仪测量过程中误差的传递建立了数学模型,并据此来预测跟踪仪在单点测量时的不确定度。试验证明实际测量与仿真数据具有较好的一致性。基于该试验结果,预先为激光跟踪仪测量的全局控制点分配权重,并把权重融入奇异值分解法(SVD)中,求得转站参数。使用均方根法(RMS),与普通SVD法相比较,发现带权重的SVD法具有统计学意义上的优化性。使用转站参数的评价方法分析了转站精度,利用整体最小二乘法,综合考虑两个测站的测量误差,分析出影响转站精度的因子,为后续研究转站精度的提高打下基础。     

基于BP神经网络的地温推演模型

针对地温观测中数据缺测和国家一般气象站无深层地温观测的问题,提出了采用BP神经网络建立的实时地温推演模型和深层地温推演模型(40~160 cm地温模型和320 cm地温模型)。前者可用于整点地温观测数据缺测的填补,后者用于无深层地温观测地区的地温估算。以样本站的小部分数据训练网络,用样本站全部数据测试,反复调试神经网络参数,筛选出误差性能好的地温模型,再用对比站数据测试地温模型的输出误差。实时地温模型样本站推演正确率为77.705%,对比站推演正确率为66.168%;40~160 cm地温模型72%以上的输出误差不大于0.5℃;320 cm地温模型83%以上的输出误差不大于1℃。实验结果表明,该方法建立的地温推演模型具有较高的精度和实用性。     

融合动态演变信息的声学三维温度场重建

在声学层析成像方法测量锅炉温度场的应用中,温度场重建算法的精度和速度起着重要作用。建立了三维温度场声学重建的动态模型,提出了同时考虑声学测量信息和温度场动态演变信息的动态重建算法。建立了一个融合声学测量信息、温度场的空间约束及动态演化信息的目标函数,在光滑约束法的基础上构建了反映相邻空间像素位置关系的正则矩阵,采用Tikhonov正则化和优化相结合的方法求解目标函数。仿真模拟研究表明,与最小二乘、代数重建法和标准Tikhonov正则化算法等静态重建算法相比,融合动态演变信息的温度场重建算法的重建速度相仿,而重建精度有显著提高并对于测量数据误差具有更好的数值稳定性,为声学温度场重建提供了一种可行性极高的有效方法。