船舶电力推进系统稳定性分析

为获得变频驱动感应电机调速系统低频振荡产生的原因,以实验室一套船舶电力推进系统为例展开研究。建立了基于小扰动的感应电机、变频器及船舶电力推进系统的数学模型,分析了死区时间对系统稳定性的影响。利用根轨迹分析方法,通过解析计算与仿真分析绘制了系统的不稳定区域。讨论了电机定子电阻和漏感变化对系统稳定区域的影响,进行了试验验证,试验结果与解析计算得到的不稳定区域吻合较好,证明所建立的船舶电力推进系统小扰动数学模型以及采用的系统稳定性分析方法是正确可行的。     

五相集中整距绕组感应电机缺相容错控制

定子绕组开路是多相电机调速系统中的常见故障。建立了五相集中整距绕组感应电机绕组开路后的方程,计算了电机绕组开路后的稳态输出电磁转矩,分析了减小转矩脉动的条件,提出了五相电机缺相容错控制方法。此方法在无需额外增加硬件的前提下,可以保证电机继续平稳地运行。对于电机定子绕组多相同时开路,建立相应的变换矩阵、重新计算电感参数后,也可以采用提出的控制方法。对电机定子绕组一相开路进行的仿真和实验结果表明,该容错控制方法可以大大减小电机缺相运行时的转矩脉动。     

实心转子永磁同步电机的时步有限元分析

设计了一种实心转子永磁同步电机,并提出了适用于该类电机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了实心转子电机中转子电阻难以准确计算的问题。该方法考虑了转子电阻随转差的变化,给出了外电路与电磁场耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述方法对自行设计的22kW实心转子永磁同步电机的性能进行分析,空载反电动势和起动转矩的计算结果与样机的实验结果吻合较好,表明本文提出的方法准确有效,并可用于其他类型的实心转子电机的性能分析。     

基于三维有限元的静态连接梅花触头短路暂态电动力分析

针对梅花触头电动稳定性设计与接触失效机理分析,采用三维有限元方法建立了梅花触头电动力计算模型,基于该模型分析计算了短路负荷条件下的梅花触头与导体的电动力暂态变化过程.通过与其它计算方法对比分析,结果表明该计算模型可以克服经验公式法无法准确考虑触指结构的缺点,能够较为准确计算不同触指结构的梅花触头短路电动力分布.基于该模型分析了梅花触头短路电动力的影响因素,分析结果表明短路电动力增大引起的梅花触指接触压力减小是造成梅花触头失效的一个重要原因,增大接触压力对提高梅花触头电动稳定性的作用有限,增加触指片数和减小触指半径是提高梅花触头电动稳定性的有效途径.     

户内气体绝缘输电线路温升数值计算模型的研究

气体绝缘输电线路(GIL)载流量与温升密切相关,因此准确的温升计算对于GIL产品设计具有重要意义。建立了电磁场分析模型,计算出户内GIL导体与外壳功率损耗,并以该损耗作为热分析的体积热源。基于计算流体力学原理,将空气层引入求解区域,建立了GIL流体-温度场耦合有限元分析模型,并给出了基本假设与边界条件。利用该模型分别分析了不同负荷电流条件下的GIL稳态温升值以及阶跃负荷条件下的瞬态温度变化过程。温升计算结果与实测数据的对比证明了本文模型的有效性,所提出的方法为GIL热分析提供了参考。     

基于电流闭环和死区补偿的变频驱动调速系统低频振荡抑制

变频器+感应电机的调速系统在低频段运行时容易出现振荡,这种低频振荡引起的过电流轻者使系统跳闸保护,重者烧毁设备,严重危害长期运行在低频的传动设备.本文建立了感应电机及其变频调速系统的小扰动数学模型,采用根轨迹分析方法,绘制了调速系统的不稳定区域;分析了多种变频器死区补偿的方法,提出了基于电流闭环和死区补偿相结合的低频振荡抑制策略.其中电流环用以抑制电机定子电流的波动,使其稳定在期望频率工作点的电流值处;死区补偿用以抵消逆变器死区时间对系统稳定性的影响.仿真与实验结果表明本文提出的抑制策略能够很好地抑制变频驱动调速系统的低频振荡,提高系统的稳定性和调速性能.     

Halbach结构永磁电机优化设计

对自行设计的22.5 kW三相永磁Halbach电机进行研究,建立了其二维有限元模型,通过改变永磁体厚度和Halbach阵列的径向与切向磁体宽度配比,详细分析了其对电机空载及负载时的气隙磁密、反电势、转矩脉动等性能指标的影响,提出永磁电机的优化设计方案。     

五相感应电动机定子绕组匝间短路仿真分析

建立了五相集中整距绕组感应电动机定子绕组匝间短路时的统一模型.通过该模型,可以分析定子各种短路故障及各电机参数对定子绕组匝间短路的影响.针对电机一相出现匝间短路时的情形,利用Matlab/Simulink 进行了仿真计算,通过对比Ansoft场路耦合计算结果,可以发现,两种结果是相吻合的,在一定程度上验证了所建立模型的...     

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。     

基于重复-PI的复合控制应用于并联有源滤波器研究

并联有源电力滤波器的工作原理是主电路向电网注入大小相等、方向相反的电流量来达到谐波抑制,其性能主要包括动态响应速度和稳态补偿精度。PI控制应用于谐波抑制具有动态响应快、稳态精度低的特点,重复控制具有稳态精度高、动态响应慢的特点,为综合两者的优点,提出将重复控制与PI控制进行串并联的复合控制策略：先将一重复控制与PI控制构成串联复合,再将串联复合与另一重复控制并联构成串并联复合。并将其与PI控制、串联复合控制和并联复合控制的谐波补偿性能分别进行了仿真对比研究与实验验证。仿真结果表明串并联复合控制具有更好的谐