测定同步电机电枢漏抗的新方法

介绍了两种测定同步电机电枢漏抗的新方法，即单相励磁法和空载，无励磁下的饱和特性法。并介绍了如何测定电枢电流的折算系数及用普梯电抗法和饱和特性法对实验室同步电机的电枢漏抗的测试结果进行分析。     

测定同步电机电枢漏抗方法的分析

该文介绍了测定同步电机电枢漏抗的各种方法，重点分析了如何利用空载特性和无励磁下的饱和特性测取电枢漏抗，其中还介绍了如何测定电枢电流的折算系数，并列出了用普梯电抗法和饱和特性法对实验室同步电机电枢漏抗的测试结果。     

西门子隐极电机电抗和时间常数及突然短路电流

用额定电流时的主电抗和额定电压（突然短路饱和）时的电枢、励磁和阻尼绕组漏电抗、阻尼绕组谐波漏抗、励磁绕组对直轴阻尼绕组的漏抗,计算出隐极同步电机的超瞬变和瞬变电抗、时间常数以及突然短路电枢和励磁电流,与西门子（Siemens）公司提供的发电机超瞬变和瞬变电抗参数、时间常数、突然短路电流的计算机计算结果完全一致。     

西门子隐极电机的电抗、时间常数及突然短路电流

用额定电流时的主电抗和额定电压（突然短路饱和）时的电枢、励磁和阻尼绕组漏电抗、阻尼绕组谐波漏抗、励磁绕组对直轴阻尼绕组的漏抗,计算出隐极同步电机的超瞬变和瞬变电抗、时间常数以及突然短路电枢和励磁电流,与西门子（Siemens）公司提供的发电机超瞬变和瞬变电抗参数、时间常数、突然短路电流的计算机计算结果完全一致,并且阐明了不能用额定电流时的电抗、时间常数和突然短路电流来代替额定电压时的数值。     

同步发电机带脉冲负载的磁饱和问题研究

介绍了电机内部的磁饱和现象和脉冲负载下磁饱和现象产生的原理,搭建了同步电机的有限元仿真模型,并根据此模型分析励磁磁场和电枢电流分别增大时对定子铁心磁饱和程度的影响,用于模拟脉冲负载波动下电机内部的运行情况。结果表明励磁磁场和电枢电流的增加对定子铁心的磁饱和都有不同程度的加剧作用进而影响电机的输出电压,因此提出了通过减小磁饱和来抑制脉冲负载系统中柴油发电机组输出电压减小的方法。     

转子磁分路混合励磁同步电机电枢反应磁场与电感特性研究

提出转子磁分路混合励磁同步电机(HESM)的优化结构,探讨了磁场分布特性。通过与永磁同步电机(PMSM)的对比分析,研究了该电机的电枢反应磁场和电感特性。励磁绕组与磁分路结构的引入对该电机电枢反应磁场特性影响显著。电感特性由主磁路和磁分路的饱和程度共同决定,受到励磁电流和电枢电流的影响。在此基础上,分析了电感特性对其电动运行的影响,评估了永磁体的不可逆退磁风险。对比研究了一种新型HESM拓扑结构以研究结构变化对电感特性的影响。最后,研制了24k W转子磁分路HESM原理样机,三维有限元仿真与实验对比验证了其同步电感的变化规律。     

基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机

在永磁同步电机调速系统中,电机中电枢反应将引起铁心磁饱和,并进而导致电机的输出转矩随转矩电流增长明显钝化。分析表明造成该现象的主要原因是永磁电机的磁动势平衡机制存在缺陷。本文提出在永磁同步电机转子上增设一套电流可控的交轴励磁绕组,用以补偿电枢反应磁动势的作用,保证负载变化时电机气隙磁场基本维持恒定。这种基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机突破了磁饱和对电磁转矩的限制,为提高永磁同步电机转矩密度开辟了新途径。文中给出了一台新型电机样机的设计方案。通过有限元仿真,验证了通过补偿电枢反应磁动势提高电机转矩密度的有效性,并分析了该电机带不同负载运行时的转矩、效率特性及其与传统电机的区别。     

基于三维等效磁网络模型的混合励磁同步电机电磁特性分析

针对分析混合励磁同步电机电磁特性时,三维有限元法计算量大、耗时长,解析法难以考虑铁磁材料饱和影响的问题,提出一种改进的三维等效磁网络模型。该模型考虑了模块化定子齿和转子极靴不均匀饱和,磁极间漏磁、磁极端部漏磁和定子槽内漏磁,能够快速预测具有模块化定转子结构的新型混合励磁同步电机的电磁特性;在建模过程中,根据电机转动时定转子的相对位置,建立相应的气隙磁导等效模型,以进行动态分析。利用该模型,计算了混合励磁同步电机的气隙磁通密度分布、磁链、反电动势和转矩,分析了电机的励磁调节能力。最后,将计算结果与三维有限元、样机实验结果进行比较,验证了该模型的准确性和有效性,为具有三维磁通路径特性的复杂结构电机提供一种快速的初期设计方法。相比于传统模型,该模型精度提高约9.5%;相比于三维有限元法,该模型所需计算时间仅为其0.05%。     

基于等效磁路法的永磁同步电机特性分析

针对有限元法在电机设计初期计算量大且耗时长的特点,为8极9槽永磁同步电机提出了一种相对简单且准确的等效磁路法计算模型。模型中把一个永磁体根据磁路分为几部分,给出了考虑永磁体通过定子齿端部产生漏磁时的永磁体模型。该等效磁路网络同时考虑了磁路饱和、齿槽效应和电枢反应等现象。永磁体漏磁不进入电枢绕组,对绕组磁链和电枢反电势并不起作用,因此在模型中把该漏磁单独考虑。通过迭代的方法,来求解铁心磁导。采用节点磁位法来求解该模型网络,得到电机的磁场分布。在此基础上对电机绕组磁链、电枢反电势和齿槽转矩等特性进行分析计算。同时建立了2D有限元模型,对电机磁场和特性进行分析。最后将等效磁路法模型和有限元模型得到的结果进行对比,验证了等效磁路模型的正确性。     

考虑电枢反应时直流他励电动机的模拟及其瞬变响应

建立了考虑电枢反应以及电枢与励磁磁通间的互感时直流他励电动机的模型。考虑了励磁绕组的磁饱和问题,也讨论了电枢反应在瞬变响应中的影响,提出了确定模型中各参数的方法。通过对计算值与实测值的比较,证实了用该模型模拟电动机特性是正确的.     

短时高过载运行定子交流励磁隐极同步电机设计

短时过载倍数是衡量驱动电机性能的一个重要指标,制约了驱动电机乃至传动系统的轻量化设计。为了提高变频器供电同步电机的短时过载能力,提出一种由定子侧提供交流励磁的隐极同步电机的设计方法。该电机的工作磁场由定子绕组q轴电流建立,位于d轴的转子绕组电流则为转矩电流,而定子绕组中的d轴电流用以抵消转子转矩电流产生的电枢反应磁动势,从而维持气隙磁场基本恒定。分析表明,此类电机重载运行时漏磁路饱和上升为限制电磁转矩的主要矛盾,在电磁设计中必须予以重点考虑。通过对该类电机漏磁路饱和特点进行有限元分析,提出了电机结构尺寸的优化设计方法。最后,以用于高压断路器分合闸操动机构的驱动电机为例,设计了工程样机,并通过实验对其短时过载运行特性进行了验证。     

交叉凸极转子混合励磁同步电机的结构原理与分析

讨论了一种新型交叉凸极转子混合励磁同步电机,详细论述了其结构特点及工作原理。考虑到电机的非对称结构,建立了三维有限元分析模型。通过静磁场分析得到了不同励磁作用下的磁场分布情况以及气隙磁密变化规律,利用瞬态场分析获得了电机的空载特性和功率特性曲线。有限元分析结果与理论分析一致,表明该新型混合励磁同步电机的直流励磁电流可以双向调节电机内合成气隙磁通,从而有效地调节电枢绕组感应电势。     

无刷电励磁同步电机不同转子结构的对比分析

研究了一种特殊结构的无刷电励磁同步电机,该种电机由无刷双馈电机衍化而来,其取消了电刷和滑环,结构简单可靠,减少了维护费用。定子上同时嵌有不同极数的两套绕组,分别为三相电枢绕组和单相励磁绕组。详细介绍了该种电机的结构特点和运行机理,分别推导了磁障转子和混合转子无刷电励磁同步电机的等效电路和电磁转矩表达式。为分析这两种转子结构对电机性能的影响,对该种电机的运行特性进行了仿真研究,并研制了两台具有相同定子、不同转子结构的样机,测量了两台样机的定子绕组电感参数,对样机的不同运行方式进行了实验研究。仿真和实验结果表明:混合转子无刷电励磁同步电机的起动能力和带载能力较好;磁障转子无刷电励磁同步电机的损耗略小。     

无刷励磁旋转整流器电流波形分析及其故障的微机识别

研究了无刷励磁同步电机旋转整流器正常或故障工况时，交流励磁发电机 电枢电流变化过程,并为旋转整流器运行工况的计算机识别提供了一种有效方法。     

混合励磁同步电机弱磁控制

为了研究混合励磁同步电机在高速时的带载能力、速度控制性能与抗干扰能力,提出了基于模糊控制的励磁电流弱磁控制策略和自抗扰控制的速度控制策略。在分析了励磁电流与电枢电流弱磁控制特点以及弱磁控制与电机带载能力之间关系的基础上,以转速误差与负载观测值为模糊控制输入,实现给定励磁电流的动态调整,协调励磁电流在混合励磁同步电机控制中带载与弱磁扩速之间的矛盾,使在满足弱磁扩速要求的基础上,提高了带载能力与速度控制性能;为了克服混合励磁同步电机调速过程中的参数耦合及负载扰动等影响,采用自抗扰控制方法,提高了调速系统的抗干扰能力。最后,仿真验证了所提出控制策略的有效性和可行性,提高了系统在高速时的整体动态性能。     

交流励磁机的有限元多元化参数计算及瞬态仿真

由于交流励磁机电枢绕组电流在导通期间的时变性以及铁磁材料饱和特性的影响,瞬态电感是转子位置和电枢绕组电流的多元函数,解析法难以准确计及电流时变性和铁磁材料饱和性的影响。这里采用二维有限元多元化参数法建立交流励磁机的电磁场约束模型,并定量计算了转子位置、励磁电流以及电枢电流变化对瞬态电感矩阵的影响,利用该计算结果对交流励磁机在三相稳定短路、两相对地短路和单相接地短路等瞬态特性进行了仿真试验,进一步证明基于"场"的方法计算瞬态电感矩阵的可行性。     

同步电机突然短路的数值计算

本文从同步电机的数学模型出发，利用微分方程的数值解法－－四阶龙格－－库塔法，讨论了同步电机三相突然短路电流的数值解法，最后以一台汽轮发电机为例，分析了其突然短路后的电枢电流，励磁电流的变化规律，并绘制了相应的曲线。     

混合励磁永磁电机齿谐波绕组特性计算与分析

为了在电机设计阶段把握混合励磁永磁同步发电机齿谐波绕组的空载和负载特性,应用电机理论定性分析了转子齿谐波电动势的产生机理及特点。根据其特点,提出了一种准确计算齿谐波绕组电动势波形的方法。应用该方法对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机的齿谐波绕组电压随励磁电流和电枢电流的变化分别进行了计算,并对其变化趋势进行了详细的分析。分析表明:齿谐波绕组特性与电枢绕组特性不同,其受磁路饱和影响较大。计算结果和实验结果的比较验证了计算方法的准确性以及理论分析的正确性。     

实心转子永磁电机稳态参数和工作特性的精确计算

采用负载法计算永磁同步电机的稳态参数和工作特性。负载法与一般场路结合数值解法的区别在于:它计入了实际工况下两种磁场(永磁体磁场和电枢反应磁场)共存时磁介质的真实饱和磁导率,因此计算结果相对精确,文章最后对永磁电机的稳态性能进行了实测数据与数值解的比较,两者吻合较好。     

电枢磁场对零序谐波磁场励磁电流的影响机理分析与抑制

基于零序空间谐波磁场励磁的无刷同步电机,励磁电流的建立与电枢绕组中所注入的零序电流及转子谐波绕组的分布密切相关。同时,高次电枢谐波磁场和齿谐波磁场会对励磁电流产生干扰。为了提高励磁电流的稳定性和调节性能,该文深入分析合成电枢磁场产生的高次谐波和齿谐波电动势,研究干扰型谐波电动势对励磁电流的影响。并以2种具有不同槽极比结构的电机为例进行分析,表明在谐波绕组配合下,具有分数槽拓扑结构的电机转子谐波绕组中的高次谐波和齿谐波电动势得到明显削弱,励磁电流具有良好的调节特性。制作2种结构的样机进行实验,实验结果和2-D有限元结果一起验证了理论分析的正确性。