考虑横向电流和饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机起动转矩分析

双斜槽转子感应电机是一种能提升普通单斜槽转子感应电机性能的新型电机,横向电流和磁场饱和轴向变化对其起动性能的影响未得到充分研究。为了精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩,基于三维有限元瞬态场,本文建立一种考虑横向电流和磁场饱和轴向变化的双斜槽转子感应电机分析模型。提出一种考虑主电抗变化的等效电路参数法,精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩特性。同时通过分析气隙磁通密度的轴向变化来说明三维有限元分析模型能考虑磁场饱和轴向变化,通过仿真不同横向电阻值的有限元模型来探究横向电阻与转矩-转速曲线的关系。与有限元中的虚位移法和实验相比,计算结果证明了所提方法能够精确计算双斜槽转子感应电机的起动转矩。     

游梁式抽油机用节能电机性能的计算模型

针对油田工况,为了通过优化方法设计出高起动转矩的游梁式抽油机用节能电机,在考虑磁饱和的影响及磁路和电路耦合的同时,采用二维有限元方法,建立了节能电机的数学模型;计算分析了节能电机的起动转矩、起动电流以及在不同负载下的功率因数、转矩、电流以及效率。实测结果证明该节能电机不仅具有体积小,重量轻,耗材少等优点,而且在低负荷下,运行效率及功率因数高且节能明显,符合油田实际要求,计算结果与实测值进行比较,误差满足工程要求,从而在理论上证明了节能电机设计方案的合理性。     

SR电机起动转矩的仿真分析与实验

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)起动性能优良，具有起动电流小而起动转矩大的优点。本文首先从分析开关磁阻电机电磁转矩的基本理论入手，介绍了应用ANSYS软件对开关磁阻电机磁路磁场的仿真；利用仿真计算所得磁化曲线族，对开关磁阻电机的起动转矩进行编程仿真计算；根据仿真计算结果对开关磁阻电机的起动性能进行了详细的分析；比较了两种典型的起动控制方案的优缺点；并提出了改善开关磁阻电机起动性能的几个方案。最后，介绍了开关磁阻电机起动转矩测试台的构成和测试方法；并以一台三相6/4结构开关磁阻样机进行了实验验证，结果和仿真计算十分相似，同时也证明了对开关磁阻电机起动转矩仿真计算的正确性。     

综合考虑起动转矩与牵入转矩时转子电阻优化设计

针对油田等电机常处于轻载运行的场合,为了实现较低功率等级自起动永磁电机替换原异步电机的目的,需要合理匹配自起动永磁电机的起动转矩和牵入转矩提高其带载起动能力,而转子电阻的改变会影响电机起动转矩与牵入转矩的比例,进而影响电机的带载起动能力。本文从理论上对电机的起动转矩和牵入转矩进行了分析,分析转子电阻对两者的影响,以笼型转子的电导率为变量,起动时间为衡量标准,利用有限元仿真求得恒转矩负载时转子电阻与电机带载起动能力的关系,总结出转子电阻对电机带载起动能力的影响规律,为电机转子电阻的设计提供了依据。     

基于复合线圈结构的新型无刷双馈电机的起动性能研究

由于无刷双馈电动机存在起动电流大、起动转矩小的不足,导致电机起动性能达不到工业应用要求。为了解决这一问题,提出一种转子绕组采用复合线圈组和变极法设计的无刷双馈电机,并结合设计实例进行详细分析。这种转子结构使得电机在起动工况下增大转子绕组电阻折算值,从而有效地降低起动电流和提高起动转矩。通过建模仿真对复合线圈组转子结构的起动性能、普通线圈转子结构起动性能和无刷双馈电机异步起动方式的起动性能进行研究,对比3种情况下的起动电流、起动转矩和起动时的饱和情况。样机试验结果表明,转子绕组采用复合线圈组结构的无刷双馈电动机具有起动电流小、起动转矩大的特点,有效地改善了无刷双馈电机的起动性能。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于时间步长有限元计算的场路耦合法,分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响,计算了电机起动转矩,特别是脉动转矩以及起动时间,获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算,并通过试验验证了计算结果,验证了分析方法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

开槽实心转子电机磁场及性能分析

在转子表面轴向开槽可以改善实心转子异步电机的起动性能。通过三维有限元法研究实心转子异步电机的电磁性能,可以充分考虑铁心饱和、端部效应和磁场轴向分布等因素,与样机实验数据比较,验证了三维有限元仿真建模的正确性和准确性。基于三维有限元模型的分析,得到转子开槽个数和深度对实心转子电机电磁性能的影响,说明了合理的开槽可以有效提高电机的起动转矩,研究结果能够为该类电机的优化设计提供依据。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于于时间步长有限元计算的场路耦合法，分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响，计算了电机起动转矩，特别是脉动转矩以及起动时间，获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算，并通过试验验证了计算结果，验证了分析疗法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

斜槽对感应电机起动性能影响的时步有限元分析

为了研究斜槽对笼型感应电机起动特性的影响,本文利用有限元法计算分析了不同容量电机在起动瞬间的气隙磁场分布规律,对比分析了直槽转子及具有不同槽斜度转子的起动转矩、电流以及起动过程中最大转矩的变化特点。结果表明,斜槽会导致起动初始时刻轴向截面漏磁路磁阻大小出现差异进而影响起动性能,且随着转子斜槽度的增加,起动转矩、起动电流和最大转矩均有所降低。通过与实测起动性能对比验证了文中结论的正确性及有效性。     

磁网络算法在中型高压电机起动性能分析中的应用

为提高中型高压电机起动性能的计算精度,建立了考虑轭部饱和及磁性槽楔对起动漏抗影响的等效磁网络数学模型,给出了用磁化曲线计算电机饱和效应漏磁通的计算方法,并以实验样机计算了异步电机的起动性能.结果表明,计算数据与实测数据误差很小,有效提高了中型高压电机的起动性能计算精度.     

异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体平均工作点的解析计算

针对采用时步有限元法研究异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体工作点的变化时存在计算时间长、不适合电机设计阶段的快速计算的问题,通过将异步起动永磁同步电动机的动态数学模型和磁路计算模型结合,建立了异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体平均工作点的解析计算模型。利用该解析计算模型计算了3台样机起动过程中永磁体平均工作点的变化,分别得到了电机起动过程中最大退磁磁场出现时的永磁体平均工作点和电机稳定运行时的永磁体平均工作点。通过与有限元法的计算结果作比较,验证了该解析计算模型的准确性,可为该类电机的快速设计提供参考。     

大气隙直线感应电机初级绕组匝间短路故障分析

中低速磁悬浮采用单边型大气隙直线感应电机（LIM）来驱动,每节车厢安装10台初级,采用5串2并的连接方式,复合次级板安装在轨道上,LIM的可靠性对车辆安全运行非常重要。本文就LIM初级绕组匝间短路故障展开研究,基于有限元方法建立了分析模型,计算了起动情况下不同位置、不同匝数匝间短路故障时的性能,包括三相电流、短路电流、推力与法向力,通过对比分析了短路故障对LIM性能的影响,为故障时的可靠运行提供支持。     

Maxwell有限元仿真分析在差共模电感一体化磁心设计中的应用

以一款异型差共模一体化磁心为对象,采用Maxwell有限元电磁仿真软件,对用传统磁路参数的方法难以评估的开路电感和短路电感进行了仿真分析,对中柱气隙对两种电感量的影响进行了讨论。结果表明,利用仿真分析可以很好地模拟器件的磁场分布,得到准确的开路电感和短路电感参数,可以很好地指导磁心方案设计,缩短研发时间,降低研发成本,提高研发效率。     

Unified Calculation Method for Motor Torque in Reluctance Network Analysis

A reluctance network analysis (RNA), which is an improved magnetic circuit method, has some advantages: the analytical model is simple, the calculation accuracy is relatively high, and a coupled analysis with an electric circuit, a heat circuit, a motion equation, and so on, is fundamentally easy. The RNA has been applied to the dynamic analysis of several motors such as a surface permanent magnet (SPM) motor, an interior permanent magnet (IPM) motor, and a switched reluctance (SR) motor. The dynamic characteristics of these motors including starting and a sudden load change can be calculated by an RNA. However, the torque calculation methods for these motors are different from each other. This paper presents a unified calculation method for the motor torque in an RNA, which does not depend on the types and structures of motors. The validity and availability of the proposed method are demonstrated by a finite element method (FEM) and an experiment.     

基于DSP的低压感应电机变频调速系统研究

结合有限元时步法对电机升频升压过程进行仿真，获得较为准确的变频起动过程的电流值，为功率器件以及频率变化梯度的选择提供依据。运用SPWM技术设计和开发一套以TMS320LF2407为核心的交流变频调速系统；并对系统的软硬件实现和保护电路做了论述。     

鼠笼型异步电动机起动性能的有限元计算

本文利用把转子端环电阻和端环漏抗计入转子导条电阻和槽漏抗的办法,对文献[1,2]的有限元计算方法进行了改进,弥补了二维计算的不足.本文计算的起动电流和起动转矩与实验值的对比表明,此文献[1,2]的计算值及采用路的方法的计算值更接近实验值.     

Benchmarking of GFET devices for amplifier application using multiscale simulation approach

Starting from advanced NEGF physical simulation of a 100 nm gate length Graphene FET, we attempt to use these results as a starting point to evaluate this technology for microwave circuit benchmarking. Using an improved compact model carefully adjusted on NEGF simulation data, in both DC and AC regime, we use this model to design a mmW amplifier at 140 GHz. In the first part of the design procedure, we use the ADS compact model for coplanar waveguide of passive elements. The complete design is then verified using electromagnetic FEM simulation which gives more reliable results at very high frequencies for passive elements and interconnections. This analysis has shown that unlike first GFET generations, impedance matching problems may be naturally solved with transistor performance improvements. Finally, the GFET device and circuit is compared to HEMT technologies and shows promising performances.     

基于转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构的电机性能研究

针对传统路法在定量分析转子轴向通风孔尺寸对电机性能影响时表现出的狭隘性,以1台400 k W、6 000 V高压异步电动机为例,建立了场-路耦合的二维瞬态电磁场时步有限元模型,分别对不同的转子轴向通风孔尺寸拓扑结构下电机内的电磁场进行了计算,分析了转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构对电机内气隙磁密、损耗、径向电磁力等电磁特征量影响的演变规律。以此为基础,探讨了转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构对电机起动、运行性能的影响。最后,通过对比电机有限元计算结果与试验结果,验证了计算方法的准确性,为转子轴向通风孔尺寸及拓扑结构的设计和优化提供了理论依据。     

Application of the short‐open calibration technique to vector finite element method for analysis of microwave circuits

A novel numerical de‐embedding scheme called the short‐open calibration (SOC) technique, in conjunction with the vector finite element method (FEM), has been developed to characterize two‐port network of arbitrarily shaped, three‐dimensional discontinuities in microwave circuits. This SOC technique is effectively implemented into the FEM for boundary truncation of the unbounded circuit structures. In such a manner, fast convergence of iterative solver for large‐sparse linear matrix equations from FEM is achieved. The SOC technique is used to remove parasitic effects brought by the approximation of the impressed voltage source and also the problem of resulting consistency between the two‐ and three‐dimensional simulations. Scattering parameters of discontinuous sections are constructed from the definition of port voltages and currents. Numerical solutions are well compared with those published in the available literatures. It is demonstrated that the features of the SOC technique are advantageous when combined with FEM for electromagnetic problems. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

采用耗尽型的碳化硅纵向结型场效应管简化高压开关电源

数字控制和门驱动电路必需的高压开关电源(SMPS)的起动电路,由若干个有功耗的分立元件组成。为精简此电路,本文在级联结构(Cascode Configuration)中使用新型的1700V、1.4Ω的耗尽型碳化硅纵向结型场效应管(VJFET),使它在开关电源工作中担负两种作用。首先,JFET为控制器、IC提供起动电流,以取消额外的起动电路;同时,又作为开关电源的主要开关元件。这种双重作用,对开关电源而言,减少了元件数量,节省了空间,提高了效率,降低了系统成本。