内置混合式可控磁通永磁同步电机有限元分析

提出一种转子内同时放置钕铁硼和铝镍钴两种永磁体的内置混合式转子磁路结构的可控磁通永磁同步电机。它充分利用钕铁硼剩磁密度和矫顽力都很高,铝镍钴剩磁密度很高而矫顽力很低的特点,使两种永磁体在磁性能上合理配合。通过控制直轴电流矢量脉冲的幅值和方向来控制铝镍钴的磁化强弱和方向,使气隙永磁磁通受控,实现宽范围弱磁调速。介绍了电机工作原理,进行了电磁场有限元分析,给出了不同磁化状况下电机磁场分布图及气隙磁场曲线,指出了增加交轴磁阻的必要性,总结出永磁体尺寸对电机弱磁倍数影响的变化规律。     

自起动永磁同步电动机非正常运行工况下退磁磁场分析

为了研究自起动永磁同步电机非正常运行工况下的退磁磁场对永磁体的影响,建立了计及不可逆退磁的自起动永磁同步电动机时步有限元模型,计算分析了包括失步、三相短路和重合闸3种非正常运行工况,得到3种工况下永磁体各单元不可逆退磁情况。结果表明过大负载导致永磁电机失步振荡,相对转子旋转的定子磁场造成永磁体单元的计算矫顽力下降,产生不可逆退磁;三相短路导致永磁电机停转,停转过程中短路去磁电流产生的退磁磁场使得永磁体磁密降低,且负载系数越小,永磁体受退磁磁场作用时间越长,越容易发生不可逆退磁;重合闸存在过渡过程,且过渡过程持续时间和暂态冲击电流大小受重合闸时刻开关两端电压差的幅值影响,电压差越大,则冲击电流越大,且过渡过程持续时间越长,永磁体经历退磁磁场时间越长,不可逆退磁越严重。     

不同矩形截面的两个平行永磁体磁力解析模型

为了解决不同矩形截面的两个平行永磁体磁力数值计算复杂、缺乏易于计算的磁力解析模型问题,基于磁荷法和虚位移法得到两细长永磁体磁力公式,采用四重积分法建立了新的不同矩形截面永磁体磁力解析模型,分析了磁力与永磁体结构参数的关系,ANSYS仿真验证了模型的正确性。结果表明:该解析模型计算值和ANSYS仿真值吻合,采用该解析模型进行磁力计算相对简单快速,当用第1级别细分网格时,ANSYS仿真与解析模型计算的平均误差为6.17%,误差满足工程要求。该解析模型为Halbach永磁导轨设计及其结构优化提供支持。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。     

主蒸汽管道磁性参数的测量

试验测量了取自经历不同运行时间的主蒸汽管道试样的剩磁和矫顽力等磁性参数 ,描述了上述磁性参数随运行时间变化的规律 ,分析了主蒸汽管道磁性参数随运行时间变化的原因 ,指出了这项技术在主蒸汽管道寿命评价上的应用前景。     

基于滑模观测器的磁通切换型记忆电机永磁磁链辨识研究

近年来一类采用高剩磁、低矫顽力永磁材料的记忆电机得到了广泛的研究。这类电机可以通过施加电流脉冲直接调节永磁体的磁化水平,从而大大拓宽电机的弱磁调速范围。记忆电机在运行过程中的永磁磁链是可变的,仅依靠离线实验所得的反电动势/电流表格无法精确得出电机的磁链,因此需要在线观测永磁磁链幅值。为此设计了基于q轴电压方程的永磁磁链滑模观测器,分析了观测器稳定性和参数选择依据,仿真计算证明了提出的永磁磁链观测器的有效性。     

基于径向基函数的吊装定子铁心材料参数反求

定子铁心由叠片组成,在吊装过程中处于复杂的各向异性三维弹塑性变形状态,若采用基于传统的单向拉伸试验得到的材料参数进行计算,必然会引入较大的计算误差。本文提出一种直接从吊装应变实验和有限元仿真反求材料参数的方法。该方法将参数反求的问题转换为求试验测量值与仿真计算值之差最小的优化问题。试验测量值为铁心的应变值,而待求的参数为铁心的径向弹性模量。采用径向基函数代理模型的优化策略代替有限元大量结构重分析,对减少有限元的耗时模拟有重大意义。     

基于准梯形永磁体的多相分数槽集中整距绕组永磁电动机齿槽转矩抑制

对准梯形永磁体边沿厚度影响多相分数槽集中整距绕组电动机齿槽转矩的规律进行了研究。准梯形永磁体由正弦永磁体及第3,5次谐波合成得到,永磁体谐波分量的幅值依边沿厚度而定。为提高优化速度,采用复数磁导率模型计算齿槽转矩,并得到最优边沿厚度。对20槽22极外转子五相电动机进行解析计算发现,准梯形永磁体可抑制电动机齿槽转矩,且永磁体最优边沿厚度为最大厚度的0.5倍。齿槽转矩的有限元仿真和样机测量结果验证了解析计算及其结论的有效性。     

脉冲电源中磁芯动态参数的测量

为了得到磁开关磁芯在磁压缩电路中的磁参数,仿照不需要附加磁芯复位电路的单级磁脉冲压缩电路,设计并搭建了试验系统,对Mn—Zn铁氧体磁芯进行了测试。分析了测试原理和计算方法,通过测试和运算得到了磁芯的磁滞回线,进而得到了在快脉冲激励情况下该磁芯的饱和磁感应强度,剩磁,矫顽力等参数。     

新型多齿开关磁链永磁记忆电机分段线性磁滞模型研究

为了研究多齿开关磁链永磁记忆电机在线调磁特性,提出一种可快速计算该电机磁链及空载反电动势的分段线性磁滞模型。根据该多齿开关磁链永磁记忆电机的磁路模型及工作原理,通过在多齿开关磁链永磁电机定子中放置具有高剩磁、低矫顽力(low coercive force,LCF)的永磁体,在线改变励磁绕组中脉冲电流的大小和方向改变LCF永磁体的磁化状态,从而实现永磁磁链的在线调节。使用所提出的分段线性磁滞模型,分析多齿开关磁链永磁电机在线调磁特性过程中,比较了使用不同分段次数(四段、五段、六段和无穷段)的磁滞模型下LCF永磁体工作点的计算精度。最后,通过有限元分析和实验表明:使用所提出的分段线性磁滞模型可以快速准确地得到多齿开关磁链永磁记忆电机的调磁特性。     

基于一体化思维的主动配电网设计方法研究

主动配电网是智能电网的重要组成部分,对其进行设计需要贯穿一体化思维。对主动配电网的定义和特征进行介绍,分析主动配电网的设计要点与要求,提出基于"分步推进"和"一步一反馈"的渐进优化式总体设计思路。在前述工作基础上勾画出统筹分布式电源接入、实时数据采集、配电网自动化配置、一次接线优化等多个层面的主动配电网一体化设计流程。     

一种并行数据采集系统实时硬件抽点设计实现

对高速数据流进行实时均匀抽点是高速并行采集系统重要研究内容之一。传统的对串行采样数据流,通过对时钟进行分频的抽点方式在现代并行采集系统中会导致错点或非均匀等一系列错误。分析了具体抽点需求,建立了1个高速数据流抽取矩阵模型,包括高速数据流矩阵、通道选择拼合矩阵、筛选循环单元矩阵,基于该矩阵模型,讨论了在FPGA中相应的并行高速数据实时抽取模块的实现方案,在Vertex-5FPGA平台中实现了对四路并行数据中进行1-2-5步进的整数倍抽点。实验证明该方法可以广泛运用于其他高速采集系统中。     

An accurate magnetic field analysis for estimating motor characteristics taking account of stress distribution in the magnetic core

This paper discusses an accurate magnetic field analysis that addresses stress distribution in the magnetic core by using the finite-element method (FEM) to estimate motor characteristics. This analysis method consists of the following steps: 1) measurement of the magnetic characteristics of electrical steel sheets in a state where stress is added; 2) calculation of deformation and stress distribution using structural analysis; 3) preprocessing of the magnetic field analysis, which generates the FEM mesh taking account of the deformation by stress and the changes of the magnetic properties in each of the core elements corresponding to stress distribution; and 4) magnetic field analysis using the data measured in step 1) and the FEM mesh generated in step 3). As an example, a result of a permanent magnet motor's cogging torque calculation is shown, focusing on stress in the stator core resulting from shrink fitting into the frame. As a result, the cogging torque waveform was shown to differ depending on the shape and the materials of the frame.     

一种适用于低压大电流的双向DC/DC变换器

在电动车应用中,电池的性能和寿命是关键问题,需要一个双向DC/DC变换器对单体大容量蓄电池或并联电池组进行升压和充放电管理。介绍了一种适用于低压大电流的双向DC/DC变换器。它采用磁耦合技术构成电感,减小了磁元件的个数和电感的磁损,同时有很好的稳态和瞬态响应。为了提高变换器的变换比率,采用了半桥结构实现了倍压功能。实验证明,该变换器适用于低压大电流场合。     

直流偏磁对深圳电网主变压器的影响及抑制措施的研究

直流偏磁超标会降低主变压器的运行稳定性及寿命.通过对电网结构、监测数据的分析,明确了地铁是深圳电网主变压器直流偏磁的主要来源,根据直流偏磁的成因及波形特点,对抑制措施进行了比较分析,提出了采用电容隔直的方案,可解决深圳电网主变压器直流偏磁的问题.     

航姿参考系统的姿态估计方法研究

在行人的运动关节处安装航姿参考系统(AHRS),可以确定行人的运动姿态。 目前的姿态确定算法仍存在精度不足的 问题。 本文设计了一种基于最小 sigma 点集的平方根无迹卡尔曼滤波( SRUKF)算法,具有较高的滤波精度和较好的快速性。 针对算法核心 sigma 点集的确定问题,研究协方差矩阵高阶矩的匹配方法。 提出了基于 n+2 点集的 SRUKF 滤波算法,保留了 n+1 点集的快速性,同时具有 2n+1 点集的精度。 即在 sigma 点集具有 L 阶精度时,协方差矩阵具有 L / 2 阶精度,特别的,当 sigma 点集具有 2 阶精度时,协方差矩阵也具有 2 阶精度。 分析了具有非线性测量函数时滤波迭代的稳定性。 完成了基于标准 测试数据的姿态确定对比实验,实验中姿态精度与 2n+1 点集相仿,而运行时间与 n+1 点集相仿。 实验结果表明,利用基于最 小 sigma 点集的 SRUKF 算法可以很好的实现航姿参考系统的姿态估计。     

双锁相法在脉冲强磁场弱信号测量中的应用

为了解决在脉冲磁场下电输运测量无法使用传统锁相放大器进行弱信号测量的问题,根据锁相原理,设计实现了1套数字锁相系统,并使用LabVIEW软件编写了相应的数据处理程序。通过对信号通过低通滤波器前后波形因为延时而发生的相移的仿真,设计中在还原数据时截去掉与所用低截止频率相关的点数后,可以消除滤波器延时带来的数据误差,使得测量数据很好地还原了原始信号。通过脉冲强磁场下实际样品的电输运测量,证实了所设计的数字锁相系统可以满足脉冲强磁场强干扰环境下弱信号的测量需求。     

电力系统电气量异常采样值实时辨识方法

数据采样异常是引起电力系统误操作的主要原因,而在短数据窗下较难区分电气量的异常采样值和故障时的正常采样值。首先分析了电力系统正常运行及故障下电流、电压波形的特点,指出波形除若干间断点外在其他任意点处连续可导且导数同样分段连续,可利用这一特性判断采样值是否异常。因采样数据采样步长相对固定,波形在某点连续所要求的导数存在性,可通过与其前后相邻两点的差分获得。进一步在设定合适的差分误差门槛基础上,判断采样值是否异常,简称为采样值的3点连续有效判别法。给出了差分误差门槛的具体确定方法,分析了该方法应用中的几个具体问题,并用仿真验证了方法的可行性。     

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理，指出CSRT本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器，具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数，当CSRT的额定容量已知时，级间容量递增系数决定了各级容量，是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下，应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析，推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系，由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式，为CSRT的分析、设计打下了基础。     

An efficient design for birdcage probes dedicated to small-animal imaging experiments

We are presenting, in this paper, a simple, easily reproducible and easily tuneable design for home-built birdcage probes inducing a linearly polarised B₁ field. A simple tuning method is proposed which preserves the induced field homogeneity that characterises in general the birdcage design. This is achieved by adding two extra rings (link rings) that allow one to connect two opposed points on the birdcage end rings via tuning capacitors. All the development stages, from design to practical realisation, are presented, step by step, in order to facilitate experimentalist work. Some images obtained with the birdcage probe are presented, accompanied by the B₁ maps in transverse as well as longitudinal planes. Finally, a few suggestions are made for obtaining a circularly polarised magnetic field configuration.