电励磁双凸极无刷直流发电机热网络建模与热特性研究EI北大核心CSCD

电励磁双凸极无刷直流发电机具有调压方便、可靠性高的优点,在航空电源领域得到应用,但励磁绕组的引入会带来额外的励磁损耗,进而影响电机的温升。建立准确快速的电励磁双凸极电机温度场模型,并进行热特性研究对其安全稳定运行非常关键。该文对比分析集中励磁与分布励磁双凸极电机的结构特点与损耗分布特性。针对集中励磁双凸极电机的非均匀槽特点,考虑异型槽之间的热耦合作用,建立热网络分析模型。建立有限元分析模型验证了热网络模型的正确性,并对比分析不同转速与负载下集中励磁与分布励磁双凸极电机的热特性。搭建水冷集中励磁双凸极电机实验平台,并完成电磁与温升实验。实验结果与仿真结果一致,表明水冷条件下集中励磁双凸极电机相比于分布励磁双凸极电机具有更高的效率与更低的温升。     

定频双转子发电机的分数槽绕组选择和设计

所提出的定频双转子发电机可应用在变速恒频风力发电系统中,它具有效率高、功率密度高、成本低等优点。对该发电机进行了绕组设计,通过有限元软件对内转子/定子槽数分别为18/18、24/24、30/30、36/36和42/42的定频双转子发电机进行建模和分析,分析结果显示设计合理的分数槽绕组能有效减少空载反电势的谐波含量和定位力矩。     

基于永磁双转子电机调速的新型风力发电系统设计

提出一种新型风力发电系统,风力机与发电机之间采用永磁双转子电机调速,与电网连接的最后一级采用常规同步发电机,它克服了双馈和直驱风力发电系统的缺点,具有常规同步发电机的电能质量和优秀的并网能力。永磁双转子调速电机具有双机械端口、单电气端口,从而可以实现电能和机械能的同时传递与调节。详细介绍了永磁双转子电机的工作原理,依据永磁电机的基本电磁关系,推导并建立了双转子电机的数学模型。根据在风力发电系统中风力机的工作状态,提出了双转子电机的控制策略。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性和设计的可行性。     

双定子直驱无刷双馈风力发电机设计原则与反电势分析

无刷双馈电机具有固有极数高、无刷可靠、变流器功率小的优点,而且可实现变速恒频发电,特别适合大型直驱风力发电系统。针对直驱风力发电机的大径长比,转子内腔空间不能被充分利用,导致电机功率密度低的问题,本文提出了一种具有双定子结构的无刷双馈风力发电机。首先设计了一台3 MW,25 r/min的单定子无刷双馈发电机,并在此电机的转子内腔中增加了一个定子,形成双定子的电机结构。通过改变槽数、绕组匝数、槽宽等进行了多方案对比,最终确定电机的相关参数,并利用有限元法,分析了电机的空载反电势波形。结果表明,所设计的双定子直驱无刷双馈风力发电机具有良好的空载特性。     

新型双定子无刷双馈风力发电机温度场计算与分析

针对现有风力发电机功率密度较小,运输成本高,容错性较差等问题,本文提出一种新型笼障转子耦合双定子无刷双馈风力发电机。该种电机内部谐波磁场丰富,损耗较大,导致其在运行时温升较高。然而温升对电机性能具有较大的影响,因此对其准确计算至关重要。本文介绍了该种电机的总体结构,建立传热三维物理模型和数学模型,给定相关基本假设和边界条件,采用有限元方法对温度场进行了仿真计算,得到了各部件温升的分布规律,并对比分析了不同的机壳材料、冷却介质以及流速等条件下双定子无刷双馈发电机温度分布情况。本文为后续该种发电机冷却系统的设计优化提供了依据。     

双转子感应电机性能研究

阐述了双转子感应电动机基本结构和工作原理,指出了双转子感应电动机与传统感应电机的共同点和区别。建立双转子感应电动机的数学模型并进行仿真分析,经实验验证,表明双转子感应电动机具有激磁电流小、电机损耗低、功率因数高及功率密度高等优点,比传统感应电机更适合风机和水泵类等长期运行的变负载设备的驱动。     

1.5MW双馈风力发电机内流体场分析

为了阐明双馈风力发电机内部流体流动特性,以一台1.5 MW双馈风力发电机为研究对象。根据电机结构及冷却方式,在基本假设的基础上,建立了发电机多维流体与固体耦合直接求解电机温度场的求解模型。通过边界条件的施加,采用有限体积元法对其进行了数值求解,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,验证了求解方法及求解模型的正确性。最后,对发电机定、转子域内冷却介质(水和空气)的速度、温升及运动迹线等流变特性进行分析,揭示了大型双馈风力发电机内部冷却介质性能变化规律。     

齿谐波法设计的无刷双馈发电机运行范围

转子绕组采用齿谐波法设计的无刷双馈电机在变速恒频发电领域有着广泛的应用前景,而影响其应用的关键在于电机运行的可靠性。要实现电机可靠运行,则必须考虑电机能可靠运行的约束条件。约束条件主要包含运行时电机的电负荷、磁负荷和变频器容量等。根据齿谐波法绕线转子无刷双馈发电机在船用轴带领域的实际工况,依据绕线转子无刷双馈电机全电路模型,对轴带发电机电负荷的组成及其对电机温升的影响、磁负荷选择的依据和变频器容量的选择等进行了分析,推导了绕线转子无刷双馈发电机可靠运行的范围。计算和样机实验对比验证了结论的正确性。     

基于Matlab的永磁同步双定子/双转子电机直接转矩控制的仿真建模

在MATLAB仿真环境下,对永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制进行了建模与仿真;详细介绍了各个仿真模块,并分析研究了电机运行结果。其结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制系统具有重要意义。     

笼型转子无刷双馈电机的电磁分析和等效电路

无刷双馈电机是一种适用于变频调速的新型感应电机,其结构和工作原理与普通交流电机不同.本文分析了具有笼型转子电机的基本电磁关系,提出了用电动势来等效机械负载的新频率折算方法.在此基础上,建立了一个通用的等效电路模型,它不仅适用于电动状态下的特性分析,而且适用于对发电机的分析.利用该等效电路,对电机的特性进行了分析和仿真.仿真和实验结果的一致性,证明了本文提出的电路模型和计算方法的正确性.     

热双金属元件在小型热断路器中的应用分析

应用于小型热断路器的两种热双金属元件一直螺旋型和U型,通过其热变形产生的推力使热断路器的四连杆机构失去稳态,从而分断电路。介绍了结构形式、材料的选取。论述了热双金属热推力的计算,脱扣力的校核等。     

基于热网络的机载直流无刷电机散热仿真分析

结合机载电机设计的特点,本文建立了转子内部存在航空液压油的直流无刷电机的热网络模型,并对12kW的原型机进行了散热分析.本文首先对电机的损耗进行了全面的分析,着重分析航空液压油在高速旋转的电机气隙中产生的粘滞损耗.将损耗作为热源,建立了相应的热网络模型,并且对不同工况条件下电机的温升进行了分析,着重分析了转子中通过航空液压油对电机温升的影响.同时仿真结果表明电机能够在最恶劣的工况下安全稳定运行.     

火电厂热工控制系统的现状及展望

介绍分散控制系统的特点、发展趋势及其在火电厂的应用现状与发展,认为DCS仍是目前火电厂热控系统的主流;针对现场总线控制系统的特点,分析影响FCS的优越性在火电厂能否充分发挥的各种因素及其在火电厂的应用前景。     

基于热时间常数的IGBT模块热疲劳老化监测方法

提出利用热时间常数作为新的特征量,实现了对IGBT模块和导热硅脂的热疲劳老化进程的同步监测。通过研究热时间常数与Cauer型热网络参数的关系,建立了热时间常数与IGBT模块物理结构间的联系,总结出热时间常数在IGBT模块热疲劳老化过程中的变化规律。最后,通过3-D有限元仿真模型和实验验证了该方法对监测IGBT模块和导热硅脂热疲劳老化的有效性。该方法的显著优势在于可以仅通过1条结温降温曲线提取热时间常数,且不需要任何损耗信息或加热模块至热平衡状态。     

浅谈如何提高火电厂热控系统的可靠性

通过分析火电厂热控系统故障的危害和原因,从硬件、软件、外部环境、逻辑优化、设备维护以及技能培训等方面,提出了提高火电厂热控系统可靠性的切实可行的措施。     

考虑热辐射效应的泡沫金属有效导热系数数值分析

有效导热系数是泡沫金属工程应用中传热相关设计的一个重要参数。该文基于简化元胞结构模型,通过直接求解样品内部导热微分方程和辐射传递方程,研究FeCrAlY开孔泡沫金属的有效导热系数。比较了基于剖球模型与传统等截面支架搭接模型的计算结果,分析剖球模型下孔隙单元尺寸、孔隙率、样品平均温度等因素对有效导热系数的影响。研究结果表明,孔隙单元结构对有效导热系数的影响很大,不能仅通过孔隙率和孔隙数密度来研究有效导热系数的变化规律。高温下辐射传热占主导,孔隙率越高,孔隙越大,有效导热系数对温度越敏感。增大孔隙率、减小孔隙尺寸、降低工作温度等会减小泡沫金属的有效导热系数。基于简化几何模型的直接数值模拟可以作获得泡沫金属有效导热系数的一种行之有效的方法。     

电源控制器热设计方法

热设计是电子设备可靠性设计最主要内容之一.结合当今通信卫星发展趋势分析了空间卫星用电源控制器的工作热环境及热产生机理,阐述了电源控制器的热控制方法,指出通过元器件的选择、电路设计和结构设计等热设计方法可以减少温度对其可靠性的影响.结合了近来逐渐应用广泛的表面贴装技术,论述了电源控制器在表面贴装器件使用上的热设计方法.     

火力发电厂停（备）用热力设备的防锈蚀

近十年来,新建了很多水力发电厂、核电站、三峡水力发电厂正在建设,将有更多的火力发电机组成为调峰机组。这些调峰机组停（备）用期间的锈蚀问题将更为严重,其防锈蚀的要求更为迫切。本文简要介绍了火力发电厂水汽介质的特点以及火力发电厂停（备）用热力设备的锈蚀和防锈蚀。     

塔式太阳能热发电吸热器热效率影响因素分析

对塔式太阳能热发电吸热器表面的热流特性进行分析,并通过热流平衡关系式得出吸热器热效率的公式,研究了吸热器的发射率、吸收率、风速、环境温度等因素对吸热器热效率的影响;同时对不同聚光比、不同吸热器温度条件下系统的热电综合效率进行了研究分析。结果表明:环境温度对吸热器热效率的影响很小,而风速对吸热器热效率的影响不容忽略,当风速高于12 m/s时,对流散热损失超过了辐射散热损失;选择性涂层可以提高吸热器的热效率,对于高聚光比的塔式太阳能热发电技术,可提高吸热器热效率约5.0百分点;系统的热电综合效率在给定聚光比条件下存在最大值。研究结果可为吸热器的设计及整体系统的优化提供参考。     

水轮发电机中的热疲劳：制动环断裂

水轮发电机制动环的开裂是由于制动时表面温度过高,效应力过大,从而导致热疲劳破坏,其上的清灰槽产生了高应力集中,加速了疲劳断裂。从抗热疲劳的角度提出了改进设计和选材的方法。