考虑阻尼绕组的五相PMSM数学模型及等效电路

对带阻尼绕组的五相永磁同步电动机(PMSM)的数学模型进行了分析,得到了该电机在abc坐标系下的数学模型,并通过全维空间解耦变换矩阵和旋转变换矩阵分别建立了α-β坐标系和d-q坐标系下的数学模型,该模型具有不同空间变量解耦的性质,在此基础上,通过标幺值方法得到了规范化d-q模型,并给出了相应的等值电路。建立的数学模型和等值电路可用于带阻尼绕组的多相永磁同步电动机的分析和控制,并可拓展应用于任意相的多相永磁同步电机中。     

十二相同步电机空载特性及其绕组参数计算

针对凸极式同步推进电机的空载特性及其绕组参数与电机结构、定转子齿槽、磁场饱和等紧密相关的问题,分析了在不同励磁电流下同步推进电机相反电势的数值计算方法,提出了采用电机磁场能量微动法计算相绕组的参数,并对一台十二相同步推进电机的绕组参数及其空载特性进行了计算和测量。结果表明,提出的方法适用于分析多相同步推进电机的空载特性和绕组参数。     

具有阻尼绕组永磁同步电动机的转子位置辨识方法

针对永磁同步电动机控制系统中位置传感器安装困难、可靠性低的问题,提出基于单相信号注入的无传感器转子位置辨识方法。分析了具有阻尼绕组永磁同步电动机采用单相信号注入法检测转子位置的原理,即通过注入单相高频或低频信号检测电机的阻抗特性,从而准确计算转子位置角度;再利用直流偏置法鉴别转子永磁体的极性。利用有限元方法对具有阻尼绕组永磁同步电动机的阻抗特性和转子位置关系进行了仿真分析。通过有限元仿真与样机实验验证了基于单相信号注入转子位置辨识方法的可行性,为永磁同步电动机无传感器控制技术的实际应用提供了良好的理论基础。     

多相永磁电动机定子绕组短路故障动态分析

定子绕组短路故障对多相永磁同步电动机的运行有非常严重的影响,因此有必要对其进行仿真分析以便为进一步研究其对永磁体工作点的影响奠定理论基础,同时也为电机结构设计提供一定的理论依据。本文利用场路耦合时步有限元法,建立了多相永磁同步电动机的数学模型;然后通过对电机定子绕组等效电路方程和电磁场方程联立求解,计算得到了单相对地短路、两相间短路以及三相短路三种突然短路状态下的定子相绕组暂态电流、端电压以及电磁转矩波形;最后将仿真波形与实验波形相对比,证明了该数学模型和计算方法的正确性,并得到了三种短路状态下,相绕组电流和电磁转矩随时间变化规律的一些结论。     

新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。     

凸极同步电动机双层阻尼绕组设计研究

对凸极同步电动机双层阻尼绕组进行了理论分析,并采用传统和有限元两种计算方法对工程实例进行了验证,提出了凸极同步电机在双层阻尼绕组设计中重要问题的具体解决思路和解决方法。     

同步电动机阻尼绕组的参数计算

建立笼型阻尼绕组的多回路模型,根据电感计算的一般化公式,对凸极同步电动机转子阻尼绕组的电感参数进行了解析计算,并给出了相应的算例。     

不同绕组连接方式下的六相永磁同步电动机MT容错控制

多自由度使多相电机具备了优异的容错能力。本文针对单中性点、双中性点及开端绕组结构的六相永磁同步电机,以缺相容错运行时输出转矩最大为目标,提出一种适用于不同绕组结构电机的容错电流计算通用表达式。通过对六相永磁同步电机缺一相故障状态下的自由度进行分析,计算了不同定子绕组结构下的容错电流,并给出相应的控制方法。对比三种不同绕组结构电机容错运行时的带载能力,开端绕组结构的六相永磁同步电机缺相容错运行时输出转矩最大。利用Matlab/Simulink建立了六相永磁同步电机模型及其控制系统,验证了计算结果的有效性。     

多相整流永磁同步发电机绕组内部相间短路的故障分析

该文将多回路法与有限元法相结合,建立了多相整流永磁同步发电机系统绕组内部相间短路的通用数学模型,可计算永磁电机正常及绕组内部故障工况的电气量分布,不仅适用于每相单分支的多相电机,还适用于每相多分支的情况。在一台特制的六相双分支永磁同步发电机样机上进行了故障实验,实验结果和仿真结果相吻合,验证了数学模型的正确性。在准确计算绕组电流的基础上,进一步计算了故障前后样机内部的温度场分布,结果表明故障导致样机内部温度不再均匀分布。根据仿真和实验结果,分析了该样机相间短路的故障特点,并说明了短路点附近明显升温对永磁电机的严重影响以及不同组三相绕组间相间短路引起整流桥中某些二极管过电流的潜在危害。该文研究为多相永磁同步发电机内部相间短路故障检测提供了依据。     

低谐波绕组异步起动永磁同步电动机空载特性分析

介绍了低谐波绕组原理,并以一台55kW电动机为例,建立求解低谐波绕组异步起动永磁同步电动机的二维瞬态场有限元模型,准确计算了电动机空载特性。并与采用常规绕组的永磁同步电动机分析结果比较,结果表明低谐波绕组对异步起动永磁同步电动机具有降低谐波幅值的作用。     

多单元永磁同步电机数学模型与转矩波动抑制

为了提升永磁同步电机整机输出功率,同时降低每相绕组的电压、电流等级,通常采用多相或多单元设计.以一台五单元直驱式低速大扭矩永磁同步电动机为对象,建立了多单元永磁同步电机的电压、转矩方程.在部分单元电机容错运行时,采用磁共能法推导出单元电机不同数量、位置时的转矩波动解析表达式,并给出采用注入3次谐波电流抑制转矩波动的方法.数值分析和试验结果表明,所建立的多单元电机数学模型准确,转矩波动抑制方法有效,在部分单元电机额定状态运行时,转矩波动最多可降低3.5％,该数学模型和转矩波动公式及其抑制方法均可有条件推广至不同单元数量的电机分析之中.     

绕组类型与极槽配合对永磁同步电动机性能的影响

主要研究了单双层绕组及不同的极槽配合对分数槽绕组永磁同步电动机性能的影响.通过建立8极18槽、16极18槽、20极18槽的单、双层绕组分布的永磁同步电动机的二维模型,得到绕组分布图.分别进行有限元仿真计算,得到各模型的磁力线分布图、电磁转矩波形、转矩脉动波形、齿槽转矩波形和空载反电动势波形,通过对这些波形的分析得出不同绕组类型与极槽配合对电机性能影响的规律.     

集中非叠绕组的绕组因数对电势谐波抑制

为了研究集中非叠绕组永磁同步电机绕组因数对电势谐波的削弱作用,给出了集中非叠绕组的元件连接方式,推导了集中非叠绕组的齿/极配合关系,并在此基础上讨论了集中非叠绕组的节距类型,分析了节距因数和分布因数对电势谐波的影响。分析结果表明:集中非叠绕组的节距因数只能消除电势相数次或相数的倍数次谐波,当每极每相槽数的最简分式分子为1时,分布因数对电势谐波没有削弱作用。为消除电势中特定次谐波,进一步提出了利用槽口因数来消除特定次电势谐波的方法。实例分析和样机研究验证了本文分析的正确性和所提方法的可行性。     

交直流混合供电同步发电机暂态性能的研究

将电机的多回路理论与有限元方法相结合建立了交直流混合供电同步发电机的数学模型,讨论了阻尼绕组和励磁绕组端部漏感的计算方法,采用关联变换建立绕组,整流桥与负载间的联接,考虑了由于凸极效应,磁路的饱和,绕组的布置以及定转子齿槽的影响产生的空间谐波磁场的作用,对发电机的交流侧和直流侧突然短路过程进行了仿真,仿真结果与试验结果进行了比较以证明数学模型的正确性。     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

双馈异步发电机定转子绕组过热故障监测方法

双馈异步发电机(DFIG)在长期运行中很容易发生定转子绕组过热故障。以绕组温度为研究对象,在分析绕组过热故障成因的基础上,分别从电机热性能和参数辨识两方面进行检测。使用参数辨识法时,首先利用电机电磁数学模型辨识定转子绕组电阻,再根据电阻与温度之间的关系计算定转子温度,从而判断绕组是否过热。最后基于MATLAB软件仿真验证了定转子绕组参数辨识法的正确性,为DFIG诊断绕组过热故障提供理论支撑。     

Using correlation coefficients for locating partial discharge in power transformer

Most serious failure of power transformers is due to the insulation breakdown. Partial discharge (PD) that damages insulation by gradual erosion is major source of insulation failure. The effective ability of the wavelet packets analysis as a tool for disk-to-disk partial discharge faults detection and localization in transformer windings is shown in this paper. Techniques for locating a PD source are of the major importance in both the maintenance and repair of a transformer. One of the most well-known methods of PD localization in transformers is based on winding modeling and current of neutral point analysis. Since the impedance between PD location and neutral point of winding depends on the PD location in respect to neutral point, the frequency spectrum of neutral point current varies when the PD location changes. In the other word, the current components of neutral points vary according to the place where PD occurs. So in this paper, detailed model of transformer winding is modeled and the neutral point current is studied for locating PD. The used method is validated by the simulated model of transformer windings. This model produces a very acceptable current when compared to the experimental data. In this paper for locating partial discharge (PD) in transformer windings, a simulated model is developed for the transformer winding and the PD phenomenon mechanism. The impulse current test and wavelet packets transformation are used to locate PD. It is shown that the neutral current measurement of the transformer winding has useful information about PD location.     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

双绕组永磁同步电动机冗余控制与故障分析

对双绕组永磁同步电动机控制策略进行了讨论,提出利用检测绕组电流及母线电流对系统进行故障检测.为使系统能够可靠运行,分析了功率电路、电机绕组、位置传感器等的故障现象,并且提出根据不同故障选择系统工作状态.     

高速永磁同步电机线圈与绕组电枢磁场计算方法及其内在联系

为简化和统一复杂绕组磁场的分析问题,提出一种简易的单匝线圈磁场预测绕组磁场计算方法。基于高速永磁同步电机等效同心圆多层模型和涡流场泊松方程,结合各种介质交界面条件和边界条件,建立了稀疏矩阵形式的单匝线圈电枢磁场的解析方程组。从绕组排布组合形式多样性的特点出发,根据线圈位置和同相线圈连接方式,通过线圈代数化和绕组集合化处理,将线圈和绕组之间的递推关系简化和统一,揭示其关联性。线圈和绕组电枢磁场的解析计算方法和内部关系得到有限元仿真和相关文献计算方法的证实,结果表明了使用单匝线圈磁场研究绕组磁场问题的准确性和可行性。最后基于相关计算方法和内部关系的研究,分析了绕组合成磁场时空谐波的规律。