基于ANSYS的永磁同步电机场路结合电磁设计方法

提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D的永磁同步电机(PMSM)场路结合电磁设计方法。通过ANSYS Maxwell 2D软件分析计算得出PMSM 2D理想电机模型的空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数,并以此修正基于电路和磁路的电磁设计程序中用来计算空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数的校正系数,从而使得PMSM的设计结果更加准确。通过该方法设计了PMSM并进行了试验。试验结果验证了该设计方法的正确性。     

自起动永磁电机电抗参数的测试

自起动永磁同步电机的电抗参数是电机设计及实际运行性能的关键参数。分析了用直接负载法测试永磁电机电抗参数的原理及功角测试方法;为了测试永磁电机参数和性能,建立了测试平台,在该测试平台上对永磁电机的性能进行测试,通过数据处理和计算得到交轴电抗参数;并用空载试验测试了直轴电抗参数。对测试结果以及存在测试误差的原因进行了分析。     

永磁同步电动机电磁参数的有限元分析

建立了永磁同步电动机漏磁系数和交直轴同步电抗的场路结合数学模型,并利用Maxwell 2D软件的参数化分析工具对永磁同步电动机的空载漏磁系数和交直轴同步电抗进行了计算,得出了这些参数随电机结构参数的变化曲线.在此基础上,总结了永磁同步电动机电抗参数的变化规律,为永磁同步电动机的优化设计提供了一种非常直观有效的方法.     

混合励磁永磁发电机电抗参数研究

针对混合励磁永磁同步发电机的特殊磁路结构,介绍了一种用以计算交、直轴电抗参数的计算方法。利用该方法计算了1台7.5 kW、1 500 r/min的混合励磁永磁发电机的交轴电抗和直轴电抗,利用试验测试电抗参数对计算结果进行了验证。结果显示,所提混合励磁永磁同步发电机交、直轴电抗参数计算方法计算精度较高,为混合励磁永磁同步发电机结构参数和电抗参数的合理设计提供了帮助。     

内嵌式永磁同步电动机电感参数分析

内嵌式永磁同步电机的交直轴电感参数影响着电机控制系统调节器参数的设计,准确的电机参数对其闭环控制及弱磁调速时的性能有较大影响。基于永磁同步电机的数学模型,推导内嵌式永磁同步电动机交直轴电感参数的理论计算公式;利用伏安法实验测得电机的三相电感曲线,分析得到交直轴电感参数的测试值;利用实验测得的空载反电势求取电机的永磁体磁链值。有限元计算所得的交直轴电感参数和空载反电势验证了解析推导和实验方法及结果的正确性。     

极弧系数对永磁同步电动机性能的影响

本文阐述了极弧系数对钕铁硼永磁同步电动机的空载电势以及直轴、交轴同步电抗的影响,并以5.5kW永磁同步电动机为样机,进行分析计算。     

轨道交通用永磁同步牵引电机电抗参数的有限元分析

永磁同步牵引电机具有体积小、功率密度大、过载能力强、效率和功率因数高等特点,而电抗参数对永磁同步牵引电机的设计以及电机运行时平衡恒转矩转折速度点与弱磁恒功率最高速度点的性能有较大影响。本文利用Ansoft有限元分析软件对永磁同步电动机的交直轴同步电抗进行了计算,得出了交直轴电抗参数随电机参数的变化曲线,并分析了电机参数对电抗参数的影响。     

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。     

新型组合式轴向叠片转子电机结构及参数计算

提出了一种新型组合转子同步电机，目的是解决轴向叠片各向异性转子电机的振荡和异步运行问题。文中对电机的结构和参数计算进行了介绍，并在简化分析基础上推导了新电机的交、直轴电抗和空载电势计算公式。     

凸极同步电机饱和同步电抗的数值计算

本文先讨论影响同步电机稳态电抗饱和值的因素,然后用文献提出的有长度折算的二维有限元分析计算了在零功率因数负载(超前和滞后)、纯交轴饱和、额定运行三种情况下直轴饱和同步电抗x_d的变化曲线,纯交轴饱和、额定运行两种情况下交轴饱和同步电抗x_q的变化曲线,以及额定运行时交、直轴之间的耦合电抗x_(dq)、x(dq)的变化曲线.     

Determination of d and q reactances of permanent-magnet synchronousmotors without measurements of the rotor position

The interest in permanent-magnet synchronous motors (PMSMs) is increasing in a wide area of applications. Since most PMSMs will operate without a shaft sensor in the future, valuable information for experimental determination of machine parameters will be lost. In this paper, therefore, a method is presented where the induced EMF and the d-axis reactance are determined in a no-load test and the q-axis reactance is determined in a load test. The load angle δ is determined from the load test by means of a new analytical method. In this way, no separate measurement of the load angle is required. The method is especially suitable for line-start PMSMs which normally operate with negative d-axis current and, therefore, are not saturated in the d-axis flux paths. Moreover, the method is very simple to carry out for any laboratory technician, since the only tests that have to be made are standard tests which are made on standard induction motors on a regular basis     

Analysis of turbine generator steady-state reactances for load conditions

This paper describes variations of turbine generator steady-state reactances for load conditions. When the turbine generator is of small size, magnetic saturation of the stator and rotor core is a problem. Therefore, it is important to understand the variations of the reactances for load conditions. The reactances of a 592-MVA turbine generator are calculated with d- and q-axis equations considering magnetic saturation and two-dimensional numerical magnetic field analysis. The results are as follows. (1) The equivalent synchronous reactances considering cross-magnetizing are smaller than the original synchronous reactances for load conditions. (2) Numerical values of the d- and q-axis mutual reactance and the field and q-axis mutual reactance are at their maximum when the d-axis linkage flux is nearly equal to the q-axis linkage flux under constant voltage. (3) The d-axis synchronous reactance drops with increasing reactive power under constant voltage and active power, but the q-axis synchronous reactance increases. (4) The variation of the equivalent d-axis synchronous reactance with increasing reactive power is similar to that of the d-axis synchronous reactance, but the variation of the equivalent q-axis synchronous reactance is different from that of the q-axis synchronous reactance. © 1998 Scripta Technica. Electr Eng Jpn, 123(3): 73–83, 1998     

六相同步发电机的稳态电磁参数

从Park方程的基本原理出发,建立了六相同步发电机的基本方程,得到了六相同步发电机的d轴等值电路和q轴等值电路。等值电路中的综合互感抗体现了六相同步发电机2个Y之间的磁耦作用,由电枢反应电抗和综合漏互感抗2部分组成。通过对六相同步发电机单Y运行(另一Y开路)和双Y运行的分析,得出双Y运行同步电抗为2倍的单Y运行同步电抗与单Y自漏抗之差。以空载短路试验的实例,测试了六相同步发电机特性曲线,以及d轴同步电抗、自漏抗和短路比。从电磁理论分析和实际运行特性2方面,验证了六相同步发电机的稳态电磁参数。     

考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析

针对永磁电机相关控制策略及性能计算均需要准确地得到电感和磁链等稳态参数,而它们又受交叉饱和效应影响严重,常规方法无法准确计算的问题,以有限元为工具,分析了计算永磁磁链和直轴、交轴电枢反应电感的不同方法。研究了交叉饱和效应对永磁电机的直轴、交轴电枢反应电感的影响,提出由于交叉饱和效应导致的直轴交轴存在互感,以及直轴上的永磁磁势产生交轴磁通的问题。采用冻结单元磁导率的方法,将非线性场线性化,计算得到了稳态参数随直轴、交轴电流变化的趋势。通过对比,使用计算得到的稳态参数仿真结果和实际测试结果,在空载与负载条件下的吻合很好,证明了使用冻结磁导率法计算参数是可靠的。     

龙滩水电站计算机监控系统结构及特点

龙滩水电站是中国目前第二大在建水电站，根据电站在电网中的地位，考虑到电站设备控制的复杂程度以及庞大的系统规模，在严格遵循“全开放、分布式”理念的基础上，应用开出重漏保护装置、独立测温单元、并联冗余不间断电源等自动控制新技术和新设备，使其成为充分满足电站各方面实用化要求的成熟可靠的监控系统。     

超高压发电机短路特性和参数计算

超高压发电机是一种不需要升压变压器可直接与电网相连的结构全新的发电机。本文采用场路耦合时步有限元方法对超高压发电机的对称和非对称空载短路瞬态过程进行仿真分析。给出超高压发电机三相短路和两相短路时电枢电流的最大值。根据IEEE-115-2002标准,由空载三相和两相突然短路的电枢电流曲线计算了瞬变电抗、超瞬变电抗和时间常数及负序电抗。     

基于串联制动电阻的生物质能同步发电机组低电压穿越研究

对用于生物质能发电(BPP)的并网同步机组(SG),其低电压穿越(LVRT)不便沿用大型SG紧急控制措施。采用串联制动电阻(SBR)实现BPP中SG的LVRT,采用计及励磁系统动态控制的等面积定则,提出了SBR阻值解析算法。基于SG及励磁系统,量化SBR功率,将其引入SG加速面积中,建立了SG加速和减速面积表达式。结合机械功率和切入功角,利用等面积定则,推导出满足LVRT准则SBR最小阻值的解析算法。改变系统参数,分析其对SBR最小阻值的影响,以选择新安装BPP电厂参数。动态仿真结果验证了基于解析算法选取SBR阻值的正确性。可以发现SG惯性或励磁电压上限越大,q轴同步电抗、d轴暂态电抗或变压器电抗越小,机械功率或切入功角越小,所需的SBR阻值越小。对SBR阻值影响从大到小依次排序为d轴暂态电抗、惯性时间常数、q轴同步电抗、变压器电抗、励磁电压上限值。     

考虑d轴抛载试验中测量噪声的同步发电机d轴参数估计

提出了一种在d轴抛载试验条件下估计同步发电机d轴参数的新方法。首先,利用q轴电压、励磁电流以及它们的数值积分,构建线性回归方程。其次,利用辅助变量法求解带有测量噪声的回归方程的系数。最后,根据回归系数计算d轴参数。算例的测试结果表明,所提方法比现有的图形法和数值优化法有更好的估计性能。     

基于直观线性化模型的同步发电机电磁力矩解析

含阻尼绕组同步发电机电磁力矩系数的传统算式忽略直轴阻尼绕组与励磁绕组的互感,且不考虑自动励磁调节(AVR)的作用。为提高电磁力矩系数计算的准确性,细化关于AVR和阻尼绕组对机组稳定性影响的认识,基于计及阻尼绕组作用的c1-c12模型,采用微振荡法建立了计及AVR以及直轴阻尼绕组与励磁绕组互感的同步发电机电磁力矩系数表达式。基于这些表达式,按是否与AVR有关,将电磁力矩划分为固有分量和受控分量,对交、直轴阻尼绕组,励磁调节主通道等对机组同步能力特别是阻尼能力的影响以及低频振荡的机理进行了详细分析。分析表明,AVR总是削弱机组阻尼;在AVR作用下,交轴阻尼绕组的阻尼作用得到增强,而直轴阻尼绕组反而可能提供负阻尼;外部电抗和有功负载的增大导致固有阻尼能力下降;AVR削弱阻尼的强度不仅与其增益有关,而且随着固有阻尼能力的下降而增强。根据c1-c12模型与Phillips-Heffronk1-k6模型下阻尼力矩系数之差,给出了k1-k6模型等效阻尼系数算式。