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。     

大功率直线感应电动机推力脉动研究

直线电机边端效应是由定子铁心、次级开断所致的固有效应,该效应会引起电机电磁推力的不同频率的脉动。本文首先基于电磁推力公式对边端效应所致的推力脉动频率进行了理论分析。然后利用一维磁路法对动态纵向边端效应引起的次级感应涡流沿轴向的分布规律进行了理论分析和解析计算,根据次级感应涡流进而计算得到了动态纵向边端效应引起的转差频率两倍频推力脉动幅值的解析表达式,并得到了推力脉动幅值和不考虑边端效应时的电磁推力值的比例关系,最后通过峰值功率20 MW,最大出力900 k N的大功率直线感应电动机实验系统对分析结论进行了试验验证。理论分析和试验结果表明:计及边端效应时直线电机电磁推力存在供电频率两倍频和转差频率两倍频的脉动,其中转差频率两倍频的脉动由动态纵向边端效应导致,主要和次级极数以及转差频率有关。     

长定子直线感应电机饱和特性和非线性计算

提出了一种应用于电磁发射场合的新型无槽双边长定子直线感应电机,该电机取消了传统电机的齿槽结构,增大了电机定子绕组的导电面积,降低了电机损耗和温升。基于电磁场有限元仿真计算得到了电机定子漏感和励磁电感的饱和特性,给出了电机非线性工况的计算方法。实验结果和计算结果的比较验证了计算方法的正确性。     

短初级六相直线感应电机感应电势计算方法及不对称规律研究EI北大核心CSCD

针对电磁发射领域短初级直线感应电机(short primary linear induction motor,SPLIM)的纵向端部效应引起的感应电势不对称现象,首先基于一维场理论分别对正序和负序电流激励条件下的SPLIM气隙电磁场进行推导及计算分析,得到气隙电磁场解析表达式,并将其计算与有限元计算值比较,结果表明,解析计算值与有限元结果精度相当。然后给出基于气隙磁密和绕组分布函数的感应电势计算方法,同时给出对称电压激励条件下初级绕组感应电势的计算流程,并通过有限元和试验进行验证。在以上分析基础上,将气隙磁密分解为基本行波磁密、入端正向行波磁密、出端反向行波磁密3部分,深入分析感应电势不对称机理以及感应电势不对称随系统设计变量变化规律。提出的基于磁密分解和绕组函数计算感应电势的方法,可为此类电机的设计、分析、控制提供一种新的思路。     

一种四定子双边直线感应电动机数学模型和工作特性

基于电磁发射特殊需求,设计了一种新型四定子双边直线感应电动机,提出了此新型四定子双边直线感应电动机的电磁模型,分析了电机上、下定子在动子上所感应涡流的耦合特性和上、下定子端部相邻绕组的耦合特性,建立了这种新型直线感应电动机的耦合等效电路模型。基于等效电路模型,分析了上、下定子以及动子上、下等效绕组相关物理量的耦合性质与电机工况间的关系,研究了动子上、下等效绕组相关物理量在数学上实现解耦的工况条件。实验结果验证了所做研究分析的正确性。     

考虑船体涡流影响的舰船消磁线圈电感计算方法

舰船消磁线圈的电感值是影响消磁电源系统设计的重要因素。针对舰船结构复杂、船体涡流去磁效应显著等特点,提出一种基于时谐磁场仿真的消磁线圈电感计算方法,利用三维时谐磁场仿真提取线圈端电压和电流的实部和虚部,并根据阻抗相量表达式确定线圈电感值。重点分析壳体涡流的趋肤效应对电感计算结果的影响规律,提出壳体网格优化控制方法,计算实尺寸航母消磁线圈的电感,并对其影响因素进行分析。分别设计空心线圈电感解析计算模型和航母消磁线圈电感物理缩比模型,并对缩比模型电感进行实测。研究结果表明,空心线圈电感计算相对误差仅为1.8%,缩比模型的自感和互感计算的最大相对误差分别为7.1%和17.2%,有力验证了所提方法的有效性,为舰船消磁电源的设计提供了参考依据。     

非线性规划求解单位功率因数谐振结构参数方法

感应耦合电能传输系统接收端LCL谐振结构参数的约束条件较多。传统设计方法需要进行反复迭代,较为繁琐。针对该问题,提出了一种非线性规划求解临界导通模式单位功率因数LCL谐振结构参数的方法。将繁琐的谐振结构参数设计问题转变为一般的非线性规划问题。该方法可以使谐振结构参数在满足众多约束的前提下,充分地利用谐振结构各个元件,使各个元件工作在较为接近的负荷水平,均衡地将谐振结构电压、电流应力分配到各个元件。最后,对所提的方法进行了算例与实验验证,搭建了额定输出功率为2.1kW的样机,并通过实验验证了所提方法的可行性与正确性。     

计及铁心饱和直线感应电动机模型及参数研究

在整体尺寸受限的大载荷运输场合,为提高直线感应电动机的功率密度和推力密度,电机需要运行在大电流（10kA以上）工况,此时电机铁心处于饱和状态。对铁心饱和直线感应电动机的模型进行了理论分析,并利用试验摸索了铁心饱和规律,得到了铁心饱和程度随电流增大而增加,随转差频率增大而减弱的结论。在铁心饱和规律的基础上,利用最小二乘法分别基于实测电磁推力频率曲线和端口电压实测曲线对不同饱和工况下的激磁电感和定子漏感进行辨识。上述规律的正确性、参数辨识方法的可行性及精度通过峰值功率为100MW、最大出力为400kN的大功率直线感应电动机实验系统进行了验证,为铁心饱和直线感应电动机的模型和参数的精确获取提供了参考。     

分段供电直线感应电机气隙磁场分布和互感不对称分析

对于分段供电直线感应电动机,其定子绕组互感存在较大的不对称,基于磁动势理论,推导出分段供电直线感应电机的单相绕组磁动势分布,明确了分段供电直线电机磁动势分布的特点.基于单相绕组的磁动势分布,推导了分段供电直线电机气隙磁场分布的解析表达式,有限元仿真结果验证了解析分析的正确性.根据电机磁场的分析结果,推导了电机各相绕组自感和互感表达式,说明了分段供电直线电机互感不对称的机理,在此基础上得到的电机电感矩阵和阻抗矩阵说明了电机互感和阻抗不对称的规律,试验结果验证了所推导电机阻抗矩阵的正确性.     

一种舰船高精度感应磁场快速正演建模方法

为了解决矢量积分方程法计算舰船感应磁场时效率较低和计算量较大的问题,提出一种基于简化标量磁位的积分方程正演模型,并引入多层自适应交叉近似（MLACA）算法,不仅能够保证磁场计算精度,还能大幅减少计算机的内存需求和计算时间。数值仿真表明,使用基于MLACA的标量积分方程法能够快速获取高精度的铁磁物体感应磁场。针对舰船铁磁材料的磁性参数不易获取的问题,基于磁场实测值和正演耦合模型,以磁场拟合度、磁化率先验分布和光滑约束条件为目标函数建立磁化率反演模型,并采用模拟退火（SA）算法优化得到等效磁化率的空间分布。球壳数值仿真和船模试验结果表明,磁化率反演优化模型有效可行,其中球壳磁场的预测误差为2.2%,船模磁场的预测误差约为4.8%。