分段供电交流直线电机三相互感不对称分析及抑制

对两种绕组形式的长初级分段供电直线电机的气隙磁场及互感不对称问题进行了研究。在考虑谐波磁场的前提下,解析推导了电机的相磁场分布及自感、互感的解析表达式,并通过有限元仿真分析,验证了求得的解析表达式的正确性。分析发现,对于常规绕组电机,互感不对称的原因是未通电段铁心导致电机气隙磁场中存在脉振偏置分量。互感不对称程度的大小,则取决于通电段与未通电段相对长度的大小。对于新型绕组电机,气隙磁场中不存在脉振偏置分量,互感不对称的原因是三相绕组排布在物理结构上的不对称,互感不对称程度的大小仅取决通电绕组的极数。相对常规绕组,新型绕组可有效减少电机互感不对称的程度。     

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。     

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。     

一种三维磁路永磁电机的集中参数磁路模型

为了研究一种定子采用类爪极磁极铁心形状及环形集中绕组的三维磁路结构的磁通切换型永磁电机,在对空载静磁场及电枢反应磁场进行三维有限元磁场计算的基础上,根据电机在不同定、转子相对位置时的磁场分布情况,对三维磁路结构进行集中参数磁路模型建模,并推导出节点磁动势矩阵,通过对矩阵进行解析计算以及对计算结果的分析,推导出电机各主要电磁参数的解析表达式并进行计算和分析,通过与三维磁场计算结果相对比,验证了该磁路模型计算方法的正确性。由于可采用集中参数磁路模型计算可以节省大量计算时间,可以更方便地进行三维磁路结构电机的各种参数优化,对其他三维磁路和分析工作也具有参考意义。     

Halbach型空芯直线电动机绕组磁动势及牵引力计算

从电流产生的磁场出发,推导了三相绕组产生磁动势在空芯直线电动机中的分布,并对基波磁动势进行了具体分析,得到其行波表达式。又采用解析法对Halbach型直线电动机的牵引力进行了研究,得到牵引力计算简单有效的解析公式,并用ANSYS对解析公式进行了验证,证明了解析法的准确性。     

无铁心直线感应悬浮电机非均匀气隙工况的三维磁场与力特性分析EI北大核心CSCD

该文以适用于低真空管道高速磁浮列车的无铁心直线感应悬浮电机为研究对象,针对其运行过程中可能存在的非均匀气隙工况,在直角坐标下建立该电机的磁场和电磁特性的三维解析模型。首先,介绍该直线感应悬浮电机的拓扑结构及其工作原理;其次,采用积分法求解得到直线感应悬浮电机初级的三维空间磁场分布函数,并对该磁场分布函数进行傅里叶级数转换,使电机初级三维磁场函数具有形式上连续统一的解析表达式;再次,基于二阶矢量磁位(second order vectorpotential,SOVP),提出无铁心直线感应悬浮电机可考虑任意气隙(均匀、不均匀)工况的三维解析模型,推导出悬浮力、牵引力、涡流损耗等电磁参数的解析表达式,并通过有限元法验证解析计算的准确性;最后,通过小型样机试验,来验证理论计算的合理性。     

表面式永磁同步电机单边磁拉力抑制

在永磁同步电机当中,由于磁场的不对称,会引起相应的单边磁拉力,如8极9槽电机。该文提出了一种基于永磁体周向分段的单边磁拉力抑制措施。首先,利用气隙磁导和磁动势模型,推导了永磁电机的单边磁拉力解析模型;然后基于此模型,提出了永磁体周向分段的单边磁拉力抑制措施,推导了周向分段的最佳位置和尺寸的理论值。为了验证以上理论分析,文章以一台8极9槽永磁电机为例,运用有限元计算了周向分段位置和尺寸对单边磁拉力的影响规律,验证了解析方法的正确性,研究结果表明,采用文章所提出的永磁体周向分段方法可以大大降低电机的单边磁拉力,其峰峰值可由原来的80.6N降低到13.8N,降低了82.9%。     

分段式永磁直线同步电动机的磁阻力

针对驱动垂直提升系统的分段式直线同步电动机磁阻力大的问题,利用磁场能量解析分析由于齿槽存在和铁心开断引起的分段式永磁直线同步电动机的磁阻力,建立分段式永磁直线同步电动机的有限元分析模型,分析电机内磁场分布,数值法分别计算电机的齿槽引起磁阻力和由于铁心分段引起的边端磁阻力,解析分析结果与有限元分析结果相一致,在定子绕组不通电的情况下,利用压力传感器实验测试了分段式PMLSM的磁阻力,与有限元计算结果相对比证实了理论分析的正确性.     

基于空间矢量法的多相电机绕组磁动势的分析

多相电机的绕组通常可以看作是由几个空间上互差一定角度的多套对称三相绕组组成的,因此以三相绕组为基本分析单元,在很大程度上可简化多相电机绕组磁动势的分析。通过分析互差任意角度的两套三相绕组各自合成的某次磁动势的解析表达式,得到了二者相位差的通用表达式。以此为基础,利用磁动势的矢量合成关系,给出了一种新的思路来分析多相电机的磁动势——空间矢量法。并以十二相电机为算例,验证了空间矢量法直观、简捷的优点。空间矢量法的运用很好地解决了多相电机绕组磁动势计算分析复杂的问题,还可以方便地设计多相电机的绕组分布,以达到消除某次谐波磁动势的目的。     

汽轮发电机转子匝间短路故障下的谐波检测

通过分析汽轮发电机励磁绕组的磁动势分布建立了磁动势的数学模型,通过分析转子匝间短路引起的励磁磁动势分布变化情况,提出将短路后的励磁绕组磁势看作短路前的励磁绕组磁势和短路匝通过反向励磁电流产生的磁势的叠加量,由于前者是完全对称的,可只对短路匝产生的反向磁势进行分析。通过傅里叶分解得到了各次谐波分量,在考虑气隙偏心的情况下得到了定子感应电势,理论推导证明偏心对定子绕组感应电动势并不产生影响。定子三相对称电流合成了新的旋转磁动势,并在定子和转子绕组中形成感应谐波,其特征频谱不同于正常运行情况下的频谱。实验验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

发电电动机定子绕组不等节距支路磁势谐波分析

为了研究抽水蓄能电站特定水头非常规绕组发电电动机磁动势谐波,首先对以主波和二极波作为基波的两种求解定子绕组谐波磁势的解析表达方式进行了分析,接着采用以二极波作为基波的磁势求解方法对由不等节距线圈组成的定子不平衡或平衡支路的磁动势进行了谐波分析,并计算得到不同节距组合支路方案的不平衡度。结果表明支路主波节距系数越小,支路主波磁势不平衡度越大。最后有限元结果验证了分析方法的准确性。     

横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机的研究

在传统磁通切换直线电机的基础上,提出了一种可用于轨道交通的横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机(TMFFSEEMSLM)。研究TMFFSEEMSLM的结构与运行原理,该电机的定子为U形磁极,动子为双H形并通过横梁连接,产生横向磁通进行导向,电枢绕组和励磁绕组均位于电机短初级上实现磁通切换,次级仅由导磁铁心构成,电励磁实现气隙磁场调节,极大地降低了远距离轨道交通的制造成本,磁悬浮使电机的初级和次级实现无摩擦运动;建立该磁悬浮直线电机的数学模型,推导电压、磁链方程以及悬浮力、电磁推力和导向力的解析表达式;建立电机的三维有限元模型,分析电机的磁场分布及其电磁参数,对电机的悬浮力、电磁推力、导向力进行仿真,研究结果验证了电机结构的可行性,可以实现牵引、悬浮与导向的一体化。     

三相电容式电机的绕组型式对性能的影响

三相电容式电机通过在空间互差90.电角度的主、副绕组相互作用,能有效地削弱电机的谐波磁势,提高电机的效率和功率因数.本文就生产的两台样机进行实验,测定其工作性能和起动性能,指出应通过选择合适的绕组重绕形式,才能最大限度削弱电机谐波磁势、改善电机性能.并同时提出增加电机起动转矩的方法.     

不对称六相分数槽绕组磁势分析

针对不对称六相分数槽绕组合成磁势的对称性问题,采用槽号相位图法及单元电机理论,对三种典型的不对称六相绕组磁势进行分析.通过与对称三相及六相绕组比较,得出其合成磁势的性质与分数槽绕组每极每相槽数表达式的整数及小数部分取值有关,其变化规律是:在设计允许范围内,整数部分值选取的越大,其特性就越接近对称绕组;当整数部分值一定,...     

集中绕组单相电机的电磁计算

在对单相电机的谐波磁场进行分析后,给出了包含谐波的等效电路。分析了转子斜槽对谐波参数的影响,最终计算出集中绕组单相电机的谐波转矩和电机性能。对一台电机进行计算,结果与实测值比较吻合。     

三绕组单相感应电动机的性能分析与实验研究

针对三相感应电动机可以替代单相电动机接于单相电网运行,提出将三相感应电动机的一相绕组与电容器串联后再与另外一相绕组并联,然后与第三相绕组串联,构成Y接法三绕组单相感应电动机。基于等效电流法,对三绕组单相感应电动机的运行性能进行研究,建立三绕组对称运行的条件,分析匹配电容对电机性能的影响。结果表明由于电容器的影响,无法实现严格对称运行,提出依据额定负载下电磁转矩最大为目标函数的电容器优化方法。采用该联结方式在一台2.2 kW电机上进行了实验,结果表明选择适当的电容将提高电机的效率,与三相对称电机在三相对称电源上的运行相比较,该接法的电机具有较高的功率因数,且效率接近三相对称运行时的效率。     

考虑开路运行模式时的五相永磁同步电机FOC

五相永磁同步电机在开路故障下,由于缺乏有效的空间解耦模型,常采用滞环电流控制。针对滞环电流控制难以应用于大功率场合的问题,提出了一种五相电机矢量控制,即正常模式、单相开路、两相开路(包括相邻和不相邻两相开路)模式下的转子磁场定向控制(FOC)。所提FOC基于维持基波定子磁动势和定子永磁体磁链圆形旋转的原则,给出了适用于各种运行模式下的Clarke和Park变换矩阵以及空间解耦模型。这些解耦模型具有相似的电压方程和转矩方程形式,因此矢量控制可以得到统一。在五相电机驱动系统上验证了所提出的空间解耦模型及FOC方法的有效性和可行性。     

永磁直线力电机的特性计算

介绍了一种新型的永磁直线电机,该种电机的特点是单线圈激励,动子可双向运动;励磁电流较小,电磁推力较大;电磁时间常数较小,动态响应较快。文章运用磁路法和有限元法来分析计算这种永磁直线力电机的电磁推力-位移特性,两种方法下得到的结果基本一致,证明了磁路法的正确性和简单性。     

单绕组无轴承永磁薄片电机的原理和实现

研究了一种单绕组无轴承永磁薄片电机的工作原理和结构设计。摒弃了传统无轴承电机的双绕组结构,采用一套绕组实现电机转子悬浮和旋转。推导了单绕组无轴承永磁薄片电机径向悬浮力的数学模型,给出相应的控制策略和功率系统设计方案。制作了实验样机,并做了空载和负载实验。实验样机调试结果表明,单绕组无轴承永磁薄片电机成功实现了包括径向、轴向和扭转等方向的5自由度全悬浮。