一种多谐波激励下取向硅钢片的磁滞及损耗特性预测方法

基于损耗分离与场分离的统一性,利用Preisach模型实现静态磁滞损耗的计算,提出单一频率正弦激励下异常损耗参数辨识的改进方法,有效地提高了正弦激励下动态磁滞模型的计算精度。利用软磁磁性能测量系统,基于取向硅钢片在多个不同单频正弦条件下的损耗测量结果进行参数提取,构造多谐波激励下异常损耗对应场量的表达式,从而提出任意复杂多谐波激励下取向硅钢片的动态磁滞模型。在多种不同工况下,将动态磁滞回线及总铁耗的预测值与测量值进行对比,二者较为吻合,说明了文中所提模型的有效性和通用性。     

基于PSO-Powell混合算法的软磁复合材料二维矢量磁滞特性模拟

针对经典矢量Preisach模型仅能模拟各向同性磁滞特性的缺陷,提出改进的矢量磁滞模型.通过引入幅值与方向角的关联参数改善磁场强度的曲线形态,使模型能够考虑软磁材料的各向异性特征.利用矢量磁特性实验平台对软磁复合材料(SMC)在二维旋转磁化激励下的磁特性进行测量,根据测量的极限磁滞回线,分别构造标量和矢量Everett函数.提出基于粒子群(PSO)和Powell方向加速的组合优化策略,显著改善PSO的局部寻优能力,提高计算效率和精度,进而实现矢量Preisach磁滞模型的高效参数辨识.矢量磁滞特性的仿真结果与测量结果相吻合,验证了该文所提改进矢量磁滞模型及其参数辨识方法的有效性.     

基于Preisach磁滞模型的铁磁材料损耗时域有限元计算方法

根据损耗统计理论,铁磁性材料的损耗可分解为磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。本文提出一种考虑铁磁材料磁滞特性和集肤效应对其涡流损耗影响的新方法。该方法基于矢量磁位A,耦合了Preisach磁滞模型与时域有限元方程来计算铁磁材料的磁滞损耗和涡流损耗,并采用固定点技术,引入微分磁阻率,加快了有限元方程解的收敛速度。同时,为了解决剩余损耗统计参数提取困难的问题,本文提出用有理函数来拟合剩余损耗统计参数以计算铁磁材料的剩余损耗。最后,对比了仿真结果与实验测量数据,结果显示该算法计算铁磁材料损耗的最大误差小于10%。     

软磁复合材料的三维磁特性检测实验研究

传统的一维和二维测量方法不能全面解析磁性材料的磁特性,本文研究了一种新型的三维磁特性检测方法,能更好地理解磁化过程并准确分析材料磁心损耗特性。设计了三维磁特性测试装置并测量了软磁复合(SMC)材料在旋转励磁条件下的三维磁特性;详细分析了磁特性实验中新型B-H传感线圈的校准、补偿和B、H矢量的精确计算等问题;根据实验结果分析并讨论了三维磁滞特性和磁心损耗特性等。     

基于深度置信网络算法的面向铁磁材料旋转磁滞损耗的矢量磁滞模型

铁磁材料磁滞建模是电气工程领域的基础性理论研究之一。该文基于深度置信网络（DBN）算法结合磁滞算子空间理论提出一种矢量磁滞模型。在模型结构中，引入郎之万函数作为映射函数对磁滞数据进行输入转换计算。利用多个磁滞算子构建算子空间生成高维算子数据，算子空间的数据输出作为DBN模型的输入，结合DBN算法表征算子数据与模型输出的非线性关系。利用样本的磁感应强度数据和生成的算子数据训练模型，获得模型参数。通过仿真表明构建的模型可以有效地描述铁磁材料在旋转磁化情况下的非线性特性和各项异性。同时，结合磁损分离理论改进磁损模型中相应的损耗系数，构建动态磁损计算模型，并将磁滞模型获得的数据应用于动态损耗计算。仿真表明，构建的磁滞模型可以有效地表征铁磁材料的实际磁化特性和损耗情况。     

考虑磁滞与谐波特性的开关磁阻电机铁损分析

非晶合金开关磁阻电机(SRMA)的双凸极结构和脉冲供电方式决定了电机内磁场分布的非正弦性,并且不同部位磁通密度波形具有较大差别,导致难以准确计算SRMA的铁心损耗。考虑到非正弦激励下铁心损耗难以用传统的Bertotti损耗分离模型进行计算,本文提出一种耦合Play磁滞模型与变修正系数动态损耗模型的SRMA铁损有限元分析方法。首先,构建非晶合金磁特性测量平台,测量了不同工况下的磁滞回线与损耗特性;其次,根据测量得到的准静态磁滞回线对Play磁滞模型进行参数辨识,并用该模型计算SRMA的磁滞损耗;引入与磁通密度和频率相关的变修正系数,对含高次谐波的SRMA铁心动态损耗进行准确计算;最后,将Play磁滞模型与变系数傅里叶分解损耗计算方法应用于SRMA铁心损耗的有限元分析之中,并进行了实验验证。结果表明,所提方法在SRMA铁损计算中具有较高的精度。     

正弦及谐波激励下铁磁材料损耗模型的改进和验证

通过搭建爱泼斯坦方圈磁特性测量系统,首先对铁磁材料在宽频率范围内的正弦磁损耗进行实验研究,综合考虑材料动态损耗的特性,在经典损耗分离模型的基础上提出动态损耗系数,建立改进的正弦磁损耗模型并进行实验验证。在此基础上,为了解决铁磁材料在谐波激励工况下磁损耗的建模方法问题,综合考虑磁通密度波形畸变后的特征,将谐波磁通密度波形分解为主磁通和局部反转磁通,并进行正弦化近似处理,之后结合外推磁滞损耗法、经典涡流损耗公式以及上述动态损耗系数,建立谐波激励下铁磁材料的损耗计算模型。最后对谐波激励下实验数据和计算数据进行对比分析,结果表明,引入动态损耗系数的损耗计算模型在任意谐波激励下均可获得较高的预测精度,从而验证所提损耗模型的有效性和可行性。     

直流偏置对磁致伸缩材料高频动态损耗及磁特性的影响分析

直流偏置磁场会造成磁致伸缩材料磁滞回环的畸变与不对称,影响材料的损耗数值与磁滞特性,且现有的磁能损耗模型无法对变直流偏置磁场下的损耗进行准确的表征和计算,因此有必要研究直流偏置对磁致伸缩材料磁特性的影响规律及数学表述,这对提高大功率磁致伸缩器件的输出性能具有重要意义。该文在变直流偏置激励条件下,测试了Terfenol-D样品在不同交流激励频率和磁通密度幅值下的动态磁滞回线,发现了其变化规律并提取了损耗特性和磁滞特性参数;基于Bertotti损耗分离理论和实测数据,采用Levebverg-Marquard算法,建立计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频损耗计算模型,该模型采用多元参数回归方法,通过引入直流偏置相关项对损耗系数进行修正;多种工况下的损耗计算值与实验值对比分析表明了计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频动态损耗特性模型的准确性。     

谐波激励条件下铁心动态Energetic建模与验证

谐波激励条件下,表征铁心磁性能的磁滞回线发生明显畸变甚至出现局部回环,导致铁心损耗显著增加。为精确模拟和计算谐波激励条件下铁磁材料的磁滞特性和铁心损耗,该文在传统静态Energetic谐波磁滞模型的基础上,依据损耗分离理论,建立综合考虑谐波特征的动态Energetic谐波磁滞模型。实现人工鱼群算法结合归一化处理技术对传统静态Energetic谐波磁滞模型参数的辨识,并提出一种可以有效考虑局部回环影响的动态损耗系数求解方法。搭建磁通密度波形可控的变压器铁心磁性能测试平台,对不同谐波阶次、谐波含量、谐波相位激励条件下的变压器铁心磁滞特性和损耗特性进行实验研究。通过模型仿真结果与实验数据的对比,验证了该文所建动态Energetic谐波磁滞模型的正确性和有效性。     

交直流混合激励下取向硅钢片磁滞及损耗特性模拟方法

该文对交直流混合激励下(既含偏磁又含谐波)取向硅钢叠片的动态、静态磁滞特性和损耗特性进行测量,分析激励中不同因素(如直流偏磁磁场强度、谐波次数)对损耗的影响规律.提出基于非对称极限磁滞回线的Preisach模型参数辨识方法,实现静态磁滞回线的准确模拟.提出交直流混合激励下异常损耗模拟及其参数提取方法,并基于损耗分离和场...     

考虑硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型

电工材料电磁特性的精细模拟是决定电工装备电磁场分析与损耗计算正确与否的关键因素之一。提出了一种能够描述硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型,该模型既能够考虑交变磁化,又能够考虑旋转磁化的影响。基于硅钢片二维磁特性测量实验,提出了利用1个周期内磁能密度平均值计算模型中有效磁阻系数,利用磁滞损耗密度计算有效磁滞系数的方法。推导了结合复数E&S模型的磁场有限元分析公式,并以环形铁心模型为例,将复数E&S模型与传统E&S模型的计算结果进行了对比研究,指出复数E&S模型与有限元结合时既能够节省计算时间又能够保证材料特性模拟的准确性,是一种更适用于工程应用的矢量磁特性模型。     

基于Jiles-Atherton逆模型的磁阀式可控电抗器特性计算

在分析计算磁阀式可控电抗器(MCR)的特性时,必须考虑交、直流共同激励和铁芯磁路各部分磁化状态不同的特点。提出了基于Jiles-Atherton逆模型的MCR等效磁化特性模型,该模型考虑了磁滞、直流偏磁和小截面磁阀等因素对磁化特性的影响,适用于不同结构参数下的MCR;基于等效磁化特性模型提出了MCR电流特性、控制特性和损耗特性的计算公式和方法;针对一个MCR样机进行了理论计算和实验测量,同时与基于理想小斜率模型的计算结果进行了对比。结果表明,提出的MCR等效磁化特性模型及其电流特性、控制特性和损耗特性计算方法是正确有效的,对MCR的工程设计计算有一定的参考和指导意义。     

50A1300牌号无取向硅钢磁性能改善工业实践

结合工业化生产的50A1300牌号无取向硅钢,分析了化学成分、RH精炼脱氧方式、板坯装炉温度以及热轧平整工艺等对磁性能的影响,探讨成品钢磁性能的改善。结果表明,采取改善后,50A1300牌号无取向硅钢的磁性能得到明显改善。2012年,该钢种平均铁损、磁感应强度分别达到5.26 W/kg、1.762 T,能够较好地满足用户市场需求及同行对标需要。     

保护气氛对高效电机用无取向电工钢热处理后磁性能的影响

研究了保护气氛对高效电机用无取向电工钢消除应力退火后磁性能的影响。结果表明,不同的热处理气氛对消除应力退火后钢的磁性能有显著影响。在各种保护气氛下进行消除应力退火均可改善磁性能,但是改善的幅度差别很大。本文对此现象产生的原因进行了分析。     

无取向硅钢磁性能提升技术进步及其发展动向

无取向硅钢的磁性能主要取决于铁素体的晶粒尺寸、晶体织构和钢中的夹杂物。通过合适的化学成分设计以及采用适宜的夹杂物控制技术,可以获得最佳的夹杂物控制效果,使其纯净度大幅度提高或者无害,最终获得磁性能优良的高级别无取向硅钢。同时,为满足节能、环保、高效需求,无取向硅钢正朝着节能降耗、环境友好以及多功能、高效率、易加工等方向发展。     

基于二维磁特性测量的电工钢片矢量磁滞模型

提出一种模拟电工钢片复杂磁特性的矢量磁滞模型。该模型考虑频率、磁化历史等因素对磁滞特性的影响,模型中磁滞系数与磁阻系数的确定是基于双激励二维磁特性测量实验获得的,在实验中通过对磁通密度变化轨迹的控制实现对磁场强度波形的测量。所提出的模型既避免了传统磁滞模型数学表达的复杂性,又提高了模拟的准确度,更适用于工程应用。通过与传统模型及实验测量结果的比较,证明了所提出的模型能更有效、更准确地模拟电工钢片的复杂磁特性。     

500 kV电力变压器直流偏磁耐受性能的仿真研究

为了深入研究500 kV电力变压器的直流偏磁耐受性能,根据J-A磁滞回线理论,基于电路磁路模型建立了500 kV自耦变压器的直流偏磁仿真模型,通过改变J-A模型中的关键参数,仿真研究了矫顽力、剩磁和磁滞损耗等硅钢片磁化特性对500 kV变压器直流偏磁耐受性能的影响。仿真结果表明,变压器直流偏磁时,励磁电流出现畸变,有偶次谐波出现,励磁电流随直流分量的增大呈现不同的增幅。当磁滞回线的矫顽力增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅变小。当剩磁和磁滞损耗增大时,励磁电流及其总谐波畸变率随外加直流分量的增幅加剧。研究结果可为大型变压器直流偏磁耐受能力评估及直流偏磁抑制措施提供理论依据和新思路,具有一定的实用价值。     

强磁场永磁机构组装过程的动态有限元分析

提出一种外磁场按任意规律变化时,永磁材料特性的数值模拟方法。该方法将Preisach磁滞模型和有限元法相结合,完成对强磁场永磁机构装配过程的动态磁场分析。所提出的方法将永磁材料包括局部回线在内的磁滞特性包含到数学模型中,在合理的假设下,考虑了计及磁滞效应的"旋转磁化"。该方法只需要利用永磁材料的极限磁滞回线即可完成分析计算,避免了采用大量实验统计方法确定传统Preisach磁滞模型的分布函数。通过与传统简化计算方法(电流片等效法)和实验结果的比较,证明了所提方法的有效性。     

各向异性取向硅钢片的多方向磁性能模拟

为了研究取向硅钢片不同方向的磁特性,采用标准的爱泼斯坦方圈磁特性测量方法,对取向硅钢片(30P120)试样进行实验研究,试样的剪切方向分别与轧制方向成不同角度的夹角。基于试样磁化曲线的实验数据和传统的椭圆磁导率模型,考察取向硅钢片的磁性能随夹角变化的情况,得到了抛物线磁导率模型和混合磁导率模型。理论分析和实验结果表明,抛物线磁导率模型适用于模拟取向硅钢片不饱和区的磁化曲线,混合磁导率模型适用于模拟取向硅钢片饱和区的磁化曲线,有助于提高工程电磁场问题的计算精度。     

电力变压器磁屏蔽模型涡流场和损耗的计算与测量

大型电力变压器铁磁结构件中产生的电磁损耗会导致局部过热并使相关的绝缘部件受到损害,进而危及整个变压器的正常运行,对面向工程的国际TEAM(Testing Electromagnetic Analysis Methods)Problem 21的磁屏蔽基准模型的涡流场和损耗进行了计算和试验测量研究,考虑了模型中铁磁材料的非线性、各向异性及磁滞等特性,提出了用于分离激励线圈电阻损耗和涡流损耗的测量方法(漏磁通补偿线圈测量装置),并用MagNet软件进行了数值计算.基准模型的计算和测量结果相吻合,验证了计算方法和软件的有效性.