异槽式单叠绕组直流电机换向性能研究

为了改善电机的换向性能,在分析了异槽式单叠绕组直流电机换向规律的基础上,研究了影响直流电机换向的主要因素,对直流电机的换向性能进行了评估,并对其无火花换向区进行了分析。电机换向试验表明:异槽式单叠绕组直流电机的电抗电势波形的最大值和最小值相差较小,有利于换向电势的均匀补偿;异槽式绕组具有的阻尼性能,对换向元件的能量有一定吸收作用;相比蛙绕组,异槽式绕组无火花换向区宽度增大一倍多,极大地改善了电机的换向性能。     

不对称双叠异槽绕组直流电机换向片间电压抑制

不对称双叠异槽绕组直流电机换向片间电压中除基波电压外,还含有丰富的谐波电压,过高的换向片间电压会使片间的气隙击穿而产生电位差火花,容易与电刷下的换向火花汇合在一起扩展成环火,造成严重后果.为了控制电位差火花,避免电机在运行时出现换向火花偏大的问题,有必要对换向片间电压开展研究.依据双叠绕组理论,采用复域内电压向量相叠加的方法,研究了换向片间电压,并给出了精确的计算表达式,结合直流电机二维有限元磁场分析计算,计算出了空载和负载下换向片间电压,提出了换向片间电压抑制措施.计算结果表明,电枢电压相等时,采用主极偏心气隙和电枢斜1倍槽距的措施,可抑制换向片间电压.     

直流电机换向有限元仿真模型的研究

电刷换向是直流电机的特有现象,换向将引起电弧火花、换向噪声、电磁干扰等诸多问题。由于换向过程非常复杂,目前的解析数学计算难以准确计算换向电流。该文采用一种由开关元件构成的电路模拟直流电机的换向过程,在有限元软件Ansoft Maxwell对直流电机进行仿真分析,从而获得传统解析计算难以计算的换向数据,提供了一种简单快捷的预测换向电流的方法。换向电流的解决,也给解决换向相关问题指出了一条捷径。     

影响直流电机换向性能的几种因素

前言换向是直流电机的重要性能,一直引起学者的兴趣和关注。众所周知,引起火花的原因大致有电气和机械两种因素。然而中外电机著作大多偏重从电磁参数分析和计算换向,而缺少对机械因素的深入探讨。大量的试验和生产实践表明,机械因素是引起换向恶化和不稳定的主要根源之一。换向器在高温高速下动态变形引起火花,往往导致成棘手的生产关键。     

分瓣电刷在试验机组直流电机中的应用

直流电机的容量越大,相对的电枢电流也就越大。设计上,大电流直流电机的绕组形式通常采用双蛙绕组,这种绕组结构形式相对复杂,影响换向的因素较多。以一台试验机组直流电机使用不同电阻率的电刷进行无火花换区测试,试验结果对比分析表明:使用高电阻率的分瓣电刷可以增大电刷横向电阻,从而减小流过换向元件的短路环流,消除刷下火花,改善电机换向。同时,电刷采用切向错位排列有助于降低换向元件的电抗电势,从而更好地改善电机的换向性能。     

解决直流电机换向火花三例

直流电机换向理论研究已有相当长的历史，但在实际工作中仍会遇到换向不良的火花问题、本人从事电机装配工艺及电机修理，结合多年来实际经验，认为选用合理的换向安匝比．正确的换向极性，以及准确的换向气隙，是解决电机换向火花的一些重要方面。1安匝比0值的修正ZYF系列低噪音幅压电机是我厂在Z2C系列幅压电机基础上进行设计的军工产品。但ZYF系列电机电压为350／440／640V，比原来电机的电压高一倍。当时我厂尚未做过640V电机，而且原来我厂生产的直流幅压电机的换向火花一直未予彻底解决。由于电压高，换向火花要求1级，所以产品装…     

吸尘器电机用电刷的现状和选型（二）

三、吸尘器电机用电刷的使用要求吸尘器电机用的电刷,必须满足吸尘器电机的使用要求。其中,要求较高的主要有: 1 换向火花小于2级国产家用吸尘器电机几乎都是单相交流换向器电动机(又称单相串励交流整流子电机)。此类电机的换向状况要比普通直流电机困难得多。原因是: (1)因采用50赫单相交流电源,换向线圈内比普通直流电机多产生一个由励磁绕组脉振电流感生的变压器电势; (2)电枢转速很高,换向线圈必须瞬     

国内外动态

国内外动态无刷单极直流电机一种无电子换内线路的无刷单极直流电机最近已申报国家专利，该电机的特点是，走子线圈工作电流不用换向即可正常工作，即完全依靠它的结构达到不用换向之目的，从而使该电机不用整流子、位置传感器及电子换内线路等附属设备．除具有无换向火花...     

直流电机软换向机理分析

直流电机具有良好的性能 ,工业中得到广泛使用。然而 ,直流电机机械硬换向会产生火花 ,严重时甚至会形成环火 ,损坏换向器。文中着重分析软换向机理 ,以期解决机械硬换向中存在的火花问题。     

直流电机无火花运行区域宽度分析计算

1 概述众所周知,直流电机运行的可靠性、极限功率、调速范围等,在很大程度上取决于换向性能的好坏,故换向是直接影响到电机品质的一个重要问题。表征换向品质的参数很多,如换向电势、电抗电势、接触压降、无火花运行区域宽度等,其中无火花运行区域宽度能较明晰地反映出换向的有关条件,如换向极安匝、形状、换向极下气隙长度、负载、转速等,特别与换向极有关的参数的选择有较密切的联系。无火花运行区域宽度是电机各线圈由稳定外电源供电时,于某一电枢电流 Ia 下,换向极线圈(有时包括补偿线圈)中,用独立电源供给     

谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败研究

换相失败是高压直流输电(HVDC)最为常见的故障之一,而我国特高压直流在控保系统内设置了连续换相失败启动直流主动闭锁的逻辑,连续换相失败及其可能造成的直流闭锁对电网的安全稳定运行造成了一定威胁。国内外关于抑制连续换相失败的研究已经取得部分研究成果,但就谐波对HVDC连续换相失败的影响研究方面还有待进一步深入。文中从HVDC换相过程出发,通过换相电压-时间面积分析法,推导出直流输电附加控制回路的各次谐波控制参数,并考虑低压限流控制对直流输电换相失败恢复过程的影响,提出一种谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败的方法。最后,基于CIGRE HVDC标准测试模型,利用PSCAD/EMTDC对所提控制方法有效性进行了仿真验证。     

基于直流电流动态上升的高压直流输电系统换相失败分析

针对现有换相失败分析方法未考虑交流系统故障后直流电流动态上升对关断角影响的问题,在分析直流电流变化对关断角影响的基础上,首先推导了对称故障下未考虑直流电流变化以及考虑直流电流瞬时变化的换相失败分析方法。分析结果表明,当逆变侧换流母线电压跌落在一定区间内,以上2种方法会导致换相失败判别结果不准确。为此考虑交流系统故障后直流线路和直流控制的动态过程,推导了直流电流的时域表达式,通过求解直流电流最大值,提出了一种考虑直流电流动态上升的换相失败分析方法。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性以及对高压直流输电系统换相失败判别结果的正确性。     

基于动态相量理论的高压直流系统换相失败暂态特性

在交直流互联电网中,受端交流电网故障很有可能会引发直流系统换相失败。基于动态相量理论和开关函数方法,建立换相失败下直流系统注入交流电网的等值工频电流的模型。结合直流系统换相过程的机理,分别分析了临界换相失败、轻微换相失败、较严重换相失败和严重换相失败这4种典型换相失败场景下的换流桥电流开关函数表达式,以及相应的故障等值工频电流的暂态特性,通过分析表明该等值工频电流的暂态特性有别于纯交流系统。最后,利用国际大电网会议的高压直流输电标准化测试系统,验证了理论分析的正确性。     

基于阀电流特征的高压直流换相失败检测方法

针对电磁暂态仿真中高压直流换相失败无可靠检测方法的难题,分析了高压直流逆变侧换相失败的过程及相关电气量波形特征,提取换相失败时阀电流的特征并提出基于阀电流特征的换相失败判据。设计了基于阀电流特征的换相失败检测方法,其主要包含三部分:阀电流极值点及其前后变化速率检测、阀电流最大值检测及极值点后阀电流持续非零时间检测。以CIGRE BENCHMARCK高压直流模型为例,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建基于阀电流特征的换相失败检测模块,通过仿真验证了理论分析的正确性和所提换相失败检测方法的有效性和准确性。     

附加虚拟电容的动态非线性VDCOL控制器设计

为有效抑制高压直流输电系统在不同故障程度下的连续换相失败,提出附加虚拟电容动态非线性低压限流低控制器(The Voltage Dependent Current Order Limiter,VDCOL)设计方案.首先,针对高压直流输电系统中常规VDCOL因直流电流指令调节不灵敏导致不能有效抑制重度故障程度下连续换相失败...     

高压直流输电系统后续换相失败风险评估及抑制方法

若引发首次换相失败的交流系统故障未及时清除或恢复阶段控制不当,在直流系统恢复过程中就有可能发生后续换相失败.文中基于换相电压时间面积,分析了导致后续换相失败的直接、间接影响因素,明确了后续换相失败发生机理.为定量评估系统后续换相失败风险,提出了后续换相失败风险指标(SCFRI),并提出了根据风险程度自适应调节触发角的基...     

Development of a novel commutation method that sharply reduces commutation failure of matrix converters

This paper proposes the safest novel commutation method for a matrix converter. There are two conventional commutation methods which depend on the polarity of the input line voltage (it is called “voltage commutation”) and depend on the polarity of the output current (it is called “current commutation”). However, problem of the voltage commutation is that commutation failure occurs around zero of the input line voltage. It is difficult to detect its polarity due to depending on offset and delay of the sensor. Similarly, the current commutation failure occurs around zero of the load current. A cause of these detection errors are a detection delay and an offset of a sensor. The proposed commutation method combines the input voltage commutation and the load current commutation. Therefore, the proposed commutation method can decrease the commutation failure without high accuracy sensor. In addition, a voltage error compensation based on the proposed commutation method is proposed in this paper. The proposed method can simply compensate for the commutation error of the output voltage and the input current at the same time. The effects of the proposed method are confirmed by experimental results with a 750 W induction motor and a R‐L load. Those results confirm that the proposed commutation can decrease commutation failure. Moreover, the total harmonics distortion of the input current and the output current are 2.6 point and 0.9 point lower than that of the condition without the compensation at 100% output power. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 168(4): 49–57, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20826     

单相跳闸对换相过程的影响机理及连续换相失败抑制方法

对逆变侧交流系统因接地故障而单相跳闸后换流母线处电压的相位特征进行了研究,理论分析表明交流系统切除故障相将导致逆变器各换相电压的相位差发生变化。在此基础上,对单相跳闸后的逆变器换相过程进行了分析,发现在现有的等间隔触发方式下,直流系统的换相过程将受到影响,甚至面临换相失败的风险。因此,提出了基于触发角偏差量的换相失败判断方法,该方法能够可靠判断当前系统参数下单相跳闸是否会引发连续换相失败。基于换相电压相位差提出了一种适用于逆变侧交流系统单相跳闸后的逆变器触发方式以抑制换相失败。PSCAD仿真结果表明,所提出换相失败判断方法能可靠预测单相跳闸引发的换相失败,所提出的换流器触发方式可以有效抑制连续换相失败。     

环形绕组无刷直流电机负载换向的解析模型

环形绕组无刷直流(CWBLDC)电机是一种具有梯形波反电动势的多相永磁电机,相应的换向驱动电路可实现相电流的换向。由于该电机采用梯形波反电动势,铁心材料的利用更加充分,能获得高于永磁同步电机(PMSM)的转矩密度;另一方面,采用极、槽数优化设计的分数槽绕组,能够有效抑制电机的转矩脉动,使其接近永磁同步电机的水平。良好的换向性能是该电机得以应用的前提,本文提出一种负载换向方法,其利用负载本身的电压即电机反电动势来改变相电流的方向,能够实现功率开关的零电流关断。以一台2极12槽环形绕组无刷直流电机为对象,详细分析了负载换向的过程,建立了换向过程的解析模型,讨论了换向提前角的确定方法。采用场路耦合仿真分析了该电机的换向过程,验证了解析模型的准确性,最后由原理样机试验验证了负载换向原理的可行性。