同步电动机起动过程智能化控制

针对同步电动机在起动过程中存在不能准确投励和不能有效灭磁等问题,深入分析了它的起动原理,提出了实现同步电动机智能化起动的控制方法．应用此控制方法能使同步电动机励磁系统实现顺极性准确投励,并且具有良好的灭磁功能,可确保同步电动机可靠起动．     

降耗节能单相永磁同步电动机的研制

针对单相永磁同步电动机起动困难和运行时功率因数低的问题,计算和分析了起动过程中电磁转矩、转差率与起动电容之间的关系,获得使得起动转矩值最大的电容值,以缩短起动时间;通过调节补偿电容来调控电机功率因数,从而降低运行电流实现节能.仿真和样机实验表明,正确选择起动电容值可以提高电机自起动性能,实时调节补偿电容值可以获得明显的节能效果.研究工作和结论对开发高起动性能的高效单相永磁同步电动机有参考价值.     

U型铁芯单相永磁同步电动机起动特性

单相电源难以产生旋转磁场,是否具有自起动性能成为电动机设计的关键技术问题.针对该问题采用基于电动机磁场有限元分析的方法,对比分析了具有不同气隙结构U型单相永磁同步电动机的定位转矩,得出采用不均匀气隙和定子铁芯表面不对称开槽产生起动转矩的方法.结果表明,对于定子铁芯内圆不同半径构成的不均匀气隙,不对称程度越大,起动能力越强;对于定子铁芯表面开槽的不均匀气隙结构,气隙越小,起动能力越强.应用Matlab软件对起动特性进行了动态仿真,通过对一台定子铁芯表面开槽U型单相永磁电动机进行的起动试验,验证了理论分析与仿真结果的正确性.     

永磁直线同步电动机变频起动性能研究

建立了永磁直线同步电动机变频起动过程的数学模型,采用MATLAB软件系统对其变频起动过程进行了仿真研究,得到起动过程中电压、电流和速度的变化曲线,并通过实验结果对仿真结果给予验证.     

永磁直线同步电动机变频起动性能研究

建立了永磁直线同步电动机变频起动过程的数学模型,采用MATLAB软件系统对其变频起动过程进行了仿真研究,得到起动过程中电压、电流和速度的变化曲线,并通过实验结果对仿真结果给予验证.     

同步电动机静止变频自然换流起动过程研究

针对用静止变频器起动的同步电动机,给出了变频劝的数学模型,对其起动的自然换流过程进行了数字仿真,得到了起动过程中主要物理量,如电流、转速、转矩等的变化曲线,并研究了转子位置初始角及换流超前角等对起动过程的影响。     

同步电动机阻尼绕组的起动电流与温升

本文讨论了用场路结合,d—q轴等值电路配合有限元求解电机电磁场,计算同步电动机在起动过程中阻尼绕组电流和温升的方法。对一台2200KW实际同步电动机阻尼绕组起动温升的计算值同实测结果进行了比较,表明文中提出的方法切实可行,具有较好的工程精确度。文中还讨论了定子电压及转子励磁绕组串接附加电阻对阻尼绕组起动电流与温升的影响。     

三相异步电动机断相运动分析

应用对称分量法及电力邱动系统运动方程、结合实测结果，对三相异步电动机断相运行进行了理论分析，并得出断相运行时电动机电磁转矩和转差率的变化情况、电流与正常工作电流及与负载的关系，进而提出了设置断相保护的重要性及断相保护方案。     

异步起动永磁同步电动机的负载性能

以1台18.5 kW,6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机负载磁场的数学模型,给出求解域和假定条件下的有限元方程,采用内外双迭代有限元法求解负载电磁场,更准确地计算负载转矩和负载电流,分析了隔磁磁桥尺寸变化和永磁体尺寸变化对负载参数的影响.     

低速直驱永磁同步电动机及其起动性能研究

利用低速直驱永磁同步电动机（PMSM）的一些电磁设计公式,结合低速电机的设计特点,完成了电机结构设计、参数计算以及工作特性和起动特性的分析,最终确定了方案.采用Ansoft电磁分析软件,通过场路耦合的计算方法,计算了电机瞬态性能参数,并通过不断地调整设计值,得到电磁设计方案.实验结果表明,低速直驱低速大转矩永磁同步电动机实验所得数据和应用程序设计结果基本一致,证明了程序的正确可行、简单方便.该研究对于进一步完善永磁同步电动机的设计具有重要理论意义和工程价值.     

磁滞陀螺电机同步摆动分析

磁滞陀螺电机同步时的摆动问题越来越受到重视.本文在对电机合理简化的基础上分析推导了同步摆动的数学模型.论证并揭示了同步摆动与电机参数的定量关系.通过试验对结论作了验证.     

逆变器供电对永磁同步电机振动和噪声的影响

为了分析逆变器供电对永磁同步电机（PMSM）电磁振动噪声的影响,建立了一台PMSM多物理场耦合振动分析有限元模型。首先,利用ANSYS建立电机2D电磁模型,通过有限元法分别计算了逆变器和正弦电流供电情况下4 000 r/min电机的磁通密度;然后,应用节点力传递法将电磁力耦合到定子齿上进行谐响应分析,计算电机振动噪声,分析逆变器和正弦电流供电下PMSM电磁振动和噪声频谱特性。     

基于FEM永磁同步电动机的分析与计算

利用FEM对考虑磁路饱和的永磁同步电机二维磁场进行数值解析,并给出了包含正交磁化现象影响的d,q轴方程式以及转矩和电抗的计算公式。通过改变转子的位置计算永磁同步电动机的静态转矩和电抗,给出了转矩和电抗随转子位置变化规律的曲线。实验验证了理论计算的正确性。     

基于VB与Matlab混合编程永磁同步电动机电磁设计方法

为了缩短永磁同步电动机的研制周期,本文开发了基于VB与Matlab混合编程的永磁同步电动机电磁设计软件.提出了VB与Matlab混合编程的实现方法及其接口技术,实现了输入数据可视化,电机电磁计算快速化,输出数据表格化,工作性能图形化,软件维护便捷化,并以一台15 kW异步起动永磁同步电动机为例,验证了所开发软件的可靠性及实用性.     

大型同步电动机无刷励磁应用技术

结合淮阴二站工程实际，分析了同步电动机无刷励磁的工作特点，阐述了无刷励磁的应用技术及无刷励磁在淮阴二站的应用情况。     

Calculation of Circumferential Modal Frequencies of Permanent Magnet Synchronous Motor

永磁同步电机周向模态频率的计算

于慎波,钟双双,赵海宁,夏鹏澎,郭凯

（沈阳工业大学 机械工程学院,沈阳 110870）

创新点说明：

针对定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的周向模态频率的解析计算提出新的解析公式。并通过与数值和实验结果的对比证明新的解析公式的正确性和有效性。

研究目的：

使定子轭、定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的周向模态频率的解析计算结果更接近实验结果,从而在电机的设计阶段可以精确的计算其固有频率,使其避免与电机的径向电磁力频率相接近产生共振,进而降低电机的振动噪声。

研究方法：

1）对每一部分的固有频率分别进行解析和数值分析,并把其结果进行对比,相对误差较大的将会提出新的解析计算公式。

2）对定子系统的固有频率进行了实验测试,主要实验仪器是激振器,装有丹麦B&K公司振动噪声测试系统的模态测试软件的计算机,加速度计等。

研究结果：

传统的解析公式计算定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的固有频率的结果与数值和实验结果相比有较大的误差,因此对传统解析公式分别进行了修正。

1）定子轭：根据传统的解析公式（Hoppe理论）计算定子轭的固有频率,其结果与数值结果相比,相对误差在|7.04%|内,因此,该解析公式没有被修正。

2）定子铁芯：当周向模态阶数m=2时,计算定子铁芯周向模态频率的公式仍是原公式（Hoppe理论）,即 。当周向模态阶数m≥3时,计算定子铁芯周向模态频率的公式变为 ,此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|22.43%|降低为|4.42%|。

3）带绕组的定子铁芯：把原解析公式 修正为 ,此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|14.85%|降低为|4.59%|。

4）机壳：把原解析公式 修正为 ,此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|48.23%|降低为|0.56%|。

5）定子系统：把原解析公式 修正为 ,此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|22.61%|降低为|0.19%|,且解析结果与实验结果的最大相对误差为|2.03%|。

结论：

分别对定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳以及定子系统的固有频率进行解析和数值分析。由于原解析结果和数值结果的相对误差较大,分别提出了新的解析公式。通过把新的解析结果与数值和实验结果的对比,证明新的解析公式的正确性。

关键词：固有频率;永磁同步电机;解析方法;数值方法;实验方法

     

永磁同步电动机的稳态分析

方程式、相量图和等效电路是分析永磁同步电动机的重要工具。由于是磁体励磁,转子结构复杂,参数的非线性以及ｑ轴电抗大于ｄ轴电抗等原因,使永磁同步电动机的模型与普通同步电动机有较大差别。本文推导了这种电动机的方程式,画出了不同情况的相量图,最后分析了永磁同步电动机的等效电路。     

采用同步电动机提高功率因数

提高电网的功率因数，从而达到节能的目的是一个有实用价值的课题。论述了利用同步电动机提高电网功率因数的原理及其实用性等问题。     

稀土永磁同步电动机隔磁磁桥的设计研究

分析比较了稀土永磁同步电动机的各种隔磁磁桥，应用电磁场数值计算方法对稀土永磁同步电动机常用隔磁磁桥的形状和大小对电机空载漏磁系数的影响进行了深入的研究，总结出了有关规律，为稀土永磁同步电动机的设计提供了重要的依据．     

逆变式同步电动机励磁装置的研究

针对三相桥式相控整流同步电动机励磁装置存在的缺陷，对以开关电源技术为核心的逆变式励磁装置进行了研究．采用四个半桥式逆变模块并联构成功率主回路，设计了相应的控制电路硬件和软件，并进行了实验研究，实验结果验证了设计的正确性。