基于电磁力分析的永磁同步电机研究及优化

针对永磁同步电机中电磁力作为电磁噪声主要激励源的问题,仿真分析12槽4极永磁同步电机径向电磁力的分布,从谐波成分和幅值两方面研究径向电磁力,并与电机固有频率相比较,判断径向电磁力是否容易造成共振。通过对比分析不同定子槽口宽度和磁体宽度对径向电磁力的分布及谐波幅值的影响,为进一步研究电机电磁噪声提供仿真分析依据,同时为电机优化设计提供参考。     

新型密槽正弦绕组异步电机的谐波磁势分析

普通Y型异步电机普遍存在效率较低、发热量较大的问题,速主要是由电机绕组中的高次谐波造成的。为此。介绍一种低谐波绕组的构成原理,并借助Matlab软件分析谊绕组的谐波磁动势,得出该绕组的五次、七次、十一次、十三次、十七次、十九次等谐波均为零,其余的高次谐波含量也极为微小,合成磁动势波形接近于理想的正弦波。因此,该绕组能有效地削弱和消除绝大部分由高次谐波引起的寄生转矩,具有发热低、效率高的优点。最后通过试验证明,与同规格的普通Y型异步电机相比,该绕组电机的效率提高了3％-5％。     

转角不对中转子系统的电机电流特性

为了通过监测电机电流以实现转子系统故障的识别与诊断,建立偏角不对中转子系统动力学模型,推导出转子系统的转角不对中力矩,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步电动机—转子系统机电耦合仿真模型,应用傅里叶变换对定子电流信号进行频谱分析,研究偏角不对中故障激励下电机电流信号的耦合特性。仿真结果表明:正常状态下,电流信号会产生工频分量和奇数次倍频的谐波分量。当转子系统存在转角不对中故障时,三次谐波分量会出现明显的增强,而且其峰值会随着转角不对中量的增加而变大。     

五次谐波选线法的仿真分析

五次谐波选线法是应用于小电流接地系统单相接地故障的一种自动选线方法,其基本原理是比较故障线路和非故障线路的零序电流五次谐波分量。但由于故障时谐波电流小,实际应用中该选线方法容易失败。通过分析五次谐波选线法的基本原理,借助Matlab软件仿真,研究接地电阻对选线的影响,探讨选线失败的原因。     

基于电流谐波优化的动力总成振动控制

以某款集中驱动式电动车动力总成为研究对象,对电机控制策略进行优化,消除特定阶次三相电流谐波;将优化后的三相电流施加到JMAG中的电机本体模型进行电磁仿真,仿真结果表明:控制策略优化后,电机内部磁密和径、切向电磁力中的高幅值谐波得到了明显的抑制;将优化后的电磁力施加到壳体进行壳体振动响应仿真,壳体表面振动得到了衰减。所用的基于谐波优化的振动控制方法为进一步衰减总成壳体表面声辐射奠定了基础。     

基于ANSYS Maxwell仿真变压器绕组振动受力分析

为了研究负载状态下变压器绕组振动受力分布及大小,对变压器绕组进行了电磁仿真与电磁力分析。电磁仿真使用了有限元软件ANSYS中的电磁场分析模块Maxwell,利用有限元电磁仿真得到一次额定电压下的绕组铁芯电磁密度云图及各绕组感应电压与电流,从而确定各个绕组负载状态下所受电磁力及分布,为研究变压器振动噪声提供了理论基础。     

压缩机用永磁无刷直流电机的多物理场分析

为了降低电动涡旋压缩机的电机电磁噪声,对于有外套的弧形磁片式转子电机在中低频电磁噪声较为明显的情况,提出采用内置V型径向式转子电机,并对样机进行了多物理场联合仿真和实验测试.通过仿真分析得到了内置V型径向式转子电机在1000～6000 r/min的6个转速下的多物理场的振动等效辐射声功率瀑布图以及噪声的远场声压级瀑布图,并在噪声室通过汽车空调压缩机噪声测试运转台测试了样机的振动及噪声,将仿真的数据与实验数据进行对比,验证了基于ANSYS Workbench平台永磁无刷直流电机在多转速下的耦合场分析的准确性.     

三相逆变器输出变压器对直流侧低频谐波影响的研究

针对三相逆变器直流侧低频谐波问题,分析了三相芯式工频变压器在逆变器直流侧产生低频谐波的基本原理。首先,变压器不对称励磁电流在逆变器直流侧将产生二次及其倍次谐波;其次,变压器因直流偏磁产生的输出侧直流分量将在逆变器直流侧产生奇次及其倍次谐波,在此基础上,分析了负载变化对各次谐波的影响;最后,在一台5 k VA逆变器平台上验证了分析的正确性,为直流侧低频谐波抑制提供了指导方向。     

混合式步进电机空间矢量PWM逆变器死区补偿策略

针对步进电机传统开环控制运行效果欠佳的问题,结合矢量控制算法对两相混合式步进电机进行控制,通过逆变器产生正弦波电流对电机进行驱动。由于步进电机气隙磁场畸变和PWM逆变器的死区效应,使步进电机的运行电流掺杂大量谐波,低速工作时尤为严重。为了改善电机低速运行性能、抑制谐波干扰,结合混合式步进电机矢量控制的电流环进行优化,通过自适应线性神经网络（ADALINE）算法将谐波进行提取与抑制,然后进行电流方向判断,对逆变器的输出进行补偿。实验证明,所提出的补偿策略能够有效抑制两相PWM逆变器的电流谐波,改善波形、降低电机低速运行的转矩脉动。     

五相永磁同步电机一相断路容错策略推导及仿真验证

针对多相电机的开路故障时的容错运行控制策略及其验证问题,对五相永磁电机一相定子绕组开路的容错策略、五相电机Matlab仿真建模及容错策略的仿真验证进行了研究。根据定子绕组磁动势不变的原则,利用基本的三角函数变换,详细推导了五相永磁电机一相开路时的电流容错策略,利用旋转坐标系下的五相永磁电机数学模型,在Matlab中建立了电流源激励的五相永磁电机模型,对一相开路时的电流容错策略进行了仿真验证。研究结果表明,五相永磁电机开路故障时电流容错控制策略的推导方法和结论正确,在Matlab中建立电流源激励的五相永磁电机模型,是验证五相电机电流容错策略的简单、有效的方法。     

基于Proteus的模拟三相交流信号源设计

为合成高性能三相低频正弦波信号,以降低研究成本,提出了一种基于集成运放及电阻、电容元件的工频三相交流信号源设计方法。通过正弦波发生器、电压幅值调节电路、移相网络、输出电路及电压—电流转换电路产生的对称三相电压及三相电流分别在0~1 V、0~5 mA之间同步精确可调。在星形连接对称电阻负载时,Proteus对三相交流电压源及电流源的仿真结果表明,电路性能指标达到了设计要求,具有成本低、精度高、性能稳定、输出波形无失真等优点,可应用于自动控制系统及仪表检测系统。     

大功率异步起动永磁同步电动机空载气隙磁密分析

异步起动永磁同步电动机以永磁体提供磁通替代传统的电流励磁,但其空载气隙磁密谐波特别是3次谐波含量大,应采取措施削弱谐波来提高电机的性能.通过在同容量异步感应电机的基础上建立了异步起动永磁同步电动机模型,利用有限元仿真软件Ansoft 2D分析了不同永磁体位置和隔磁桥长度下的空载气隙磁密,确定了如何选取永磁体位置和隔磁桥长度来削弱3次谐波的原则,研究结果表明,该研究为该类电机的优化设计提供了依据.     

基于直流电流二倍频分量抑制的电流源型PWM整流器控制策略

电流源型脉宽调制整流器在电网电压不平衡工况下运行时,电网电压中负序分量的影响将导致直流侧引起低频脉动,网侧电流出现低次谐波。为了解决此问题,在含有源阻尼的传统双闭环控制基础上,利用直流侧电流内环谐振控制直接抑制直流侧输出低频脉动,同时使网侧电流正弦化;在网侧电流参考指令中加入滤波电容电流补偿项,实现系统网侧电流和电网电压同相位运行。为进一步提升系统在高不平衡度工况下运行性能,在调制环节中引入陷波器消除低次谐波分量,提高了网侧电流波形质量。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真测试,并搭建了一台3 kW实验样机,仿真与实验结果表明在电网不平衡度为6.7%和20%时,文中所提出控制策略均能将直流侧电压波动限制在1.2 V以内,同时网侧电流总谐波畸变率小于4%。     

感应电机电磁转矩性能分析与研究

本文对三相感应电机在不同磁场定向下及六相感应电机在梯形波相电流驱动下的电磁转矩进行了比较分析.比较了两种电机在突加负载情况下的电磁转矩响应曲线.仿真和实验结果验证了六相感应电机比三相感应电机电磁转矩脉动频率高,幅值小,稳定性强以及同等电流下产生电磁转矩高的特点.     

基于Maxwell 2D/3D的反应式步进电机电磁场及转矩仿真分析

在利用Ansoft公司的Maxwell 2D/3D电磁场仿真软件对反应式步进电机进行电磁域仿真的基础上,分析了反应式步进电机的电流、电磁力、转矩等特性,得出了利用计算机辅助仿真分析平台可及时纠正电机设计缺陷、提高设计效率的结论。     

笼型感应电机转子断条故障诊断方法

依据多回路理论,本文建立了笼型感应电机正常及断条故障时的有限元模型.应用场路耦合有限元方法对电机转子断条故障前后的定子起动电流波形及气隙磁密基波、三次谐波进行仿真分析,并且仿真结果与利用探测线圈技术和示波器测得的数据进行了比较.另外,应用谐波分析程序得到电流及电压三次谐波随故障演化而变化的规律,从而提取故障特性量.理论研究与实验结果的比较证实了这些方法是切实可行的.     

轮毂电机电磁噪声测试方法及特性分析

设计了一种轮毂电机在负载扭矩作用下的电磁噪声测试方法,对不同转速和负载扭矩下的轮毂电机电磁噪声进行了测试,试验结果表明转速对电磁噪声影响较大,而负载扭矩对其影响不明显。基于Ansoft建立气隙磁场有限元模型,求解径向力波,并以此为激励力求解电机外转子的受迫振动响应,利用LMS.Virtual.Lab建立轮毂电机电磁噪声边界元模型,基于正交试验原理对轮毂电机电磁噪声进行仿真计算,分析了产生该试验现象的原因:由于轮毂电机外转子模态频率较高,转速提高导致径向力波频率增大,进而容易引起轮毂电机结构共振,产生较大噪声辐射;而负载扭矩的增加不会影响径向力波的频率,只是使得径向力波的幅值略有增加,因此负载扭矩的增加对轮毂电机的振动状态影响不大,对噪声的影响也不明显。     

齿谐波磁场的分析研究及计算机仿真处理

研究分析了磁场对电机运行性能的影响一直是电机电磁设计中的一个重要课题。该齿谐波电机齿槽的电磁设计，通过对3．8kW的小型异步电动机齿槽电磁设计和运行性能的计算机程序仿真，取得了良好的效果。基本达到消除高次谐波、齿谐波，改善异步电动机的运行性能的目的。     

基于试验的车用爪极发电机噪声源识别与分析

针对某型车用爪极发电机的噪声问题,基于试验对其噪声源进行了识别与分析。首先,测试了该型号4台不同结构(是否带风扇)的爪极发电机在空载和负载时的振动噪声;然后,利用阶次分析的方法识别了机械噪声、气动噪声和电磁噪声,并通过流场仿真和电磁场理论解释了气动噪声和电磁噪声产生的机理;最后,对各噪声源的贡献量进行了分析。结果表明:爪极发电机电磁力会产生6k(k=1,2,…)阶电磁噪声;冷却风扇、转子和开槽定子均会产生气动噪声;电机运行时中低转速以36阶电磁噪声为主,高转速阶段以8,10,12阶气动噪声为主;机械噪声由于其幅值较小,对总体噪声影响不大。本研究对发电机的设计和优化具有一定的指导意义。     

车用电机谐波电流分析及电机损耗仿真

为了精确计算车用电机的谐波电流,提出一种迭代的方法将电机的有限元模型等效到电机的状态空间模型,并利用该状态空间模型与矢量控制算法耦合仿真,得到考虑电机驱动、控制参数及电机饱和特性的包含谐波的电机电流,在此基础上进行电机的损耗仿真。