基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量

PWM变频供电驱动系统中在交流电机定、转子寄生电容耦合作用下轴上感应电压,继而产生轴电流,可使轴承失效。电机内部耦合电容参数的准确计算和测量对预测轴电压和轴电流有重要作用。本文根据电机几何尺寸,给出了耦合电容的解析计算公式,分析了电机容量对耦合电容和轴电压分压比的影响。采用有限元法对异步电机进行多导体系统耦合电容分析计算,提出了定子绕组电磁散线建模方法,大大减小了定子绕组和定子机壳之间电容Cwf的计算误差;三维有限元计算结果表明绕组端部对定子绕组与转子之间电容Cwr有较大影响。最后介绍了一种适用于中小容量电机的耦合电容测量方法。     

变频驱动感应电机轴电流问题中端部杂散电容的解析计算

变频驱动系统产生的轴电流造成轴承电蚀损伤,对轴电流进行分析预测,需要对电机杂散电容进行准确提取。解析计算具有计算快速、关系清晰的优点,适合于电机优化设计中处理大量相似计算以获得轴电压抑制方案。电机端部电容计算非常关键且不可以忽略,但现有的解析方法不能准确计算这部分电容。本文对鼠笼式感应电机端部进行合理简化,将端部区域划分为不同子域,分别求取各子域电容。建立了电机端部电容解析计算模型,将端部电容各个子域的解析计算结果与电机端部的有限元仿真结果、最后整体和实测结果比较,结果表明该方法可以较为准确地计算端部电容。     

变频电动机耦合电容分析与计算研究

脉宽调制(PWM)变频驱动器在提高交流传动系统效率的同时,产生的高次谐波导致共模电流显著增加。其中电动机定子绕组与定子铁心之间的耦合电容是共模电流的主要通路。准确计算定子绕组与定子铁心之间的耦合电容对于预测共模电流具有重要意义。由于电机绕组内部导线排列不规则,准确进行解析计算较为困难,将其简化为集中导体后,会导致计算精度变差。在绕组全散线模型的基础上,提出了一种简化散线建模方法,能在计算精度不变的情况下,有效地减小模型的复杂度。通过对比解析计算、全散线模型、简化散线模型和测量值,验证了该方法的有效性。     

可控硅电机轴电压的发生机理与分析计算

介绍了可控硅电机轴电压发生的机理、轴电压造成的危害，在此基础上进一步通过等值电路对轴电压轴电流做了分析计算，最后对抑制轴电压的发生作了概括说明。     

感应电机定子温度场的数值计算

针对中小型感应电机结构复杂热模型难以建立的问题,以一台小型感应电机为例,采用有限元方法,建立了电机的二维温度场数值计算模型。给出了定子二维温度场计算的泛函以及相关热性能参数的计算方法;计算了不同负载运行时样机定子的稳态温度场。计算结果与实测值的比较,验证了所采用计算模型及方法的合理性。该电机温度场计算模型可以应用到其他同类电机定子温度场的计算与分析。在该温度场计算模型的基础上,分析比较了机壳散热翅高度的变化对电机定子温度场的影响,研究了气隙温度对定子温度场的影响。     

两自由度直驱感应电机电磁场分析和特性计算

能够做直线、旋转或螺旋运动的两自由度驱动器在机械工具和机器人等领域有可观的应用价值。本文提出一种具有新型结构的两自由度直驱感应电机并针对该电机镀铜铁磁空心动子特殊结构及多运动形式加剧转子电磁场分析的复杂性,采用简化三维电磁场分析的等效平板模型,利用Maxwell方程组建立电机三维电磁场约束方程并求解气隙、转子铜层和钢层的电磁场量;利用电磁场计算结果和介质表面阻抗的概念计算电机转子参数,采用等效复数磁导率考虑铁磁材料非线性磁化影响。对比分析电机等效电路模型和有限元模型的特性计算结果,表明所述两自由度电机等效电路的合理性以及采用等效平板模型简化分析的可行性。     

逆变器驱动下感应电机轴电压的产生与预防

在变频电源供电的交流电机运行中,逆变器产生的共模电压在耦合电容作用下会产生轴电压和轴电流。通过分析轴电压的产生基理及对轴承的影响,并根据轴电压的产生基理提出了相应的预防和抑制措施。研究表明,轴电压的预防措施,对逆变器驱动下的交流调速系统具有重要意义。     

前端带小电容整流器的感应电机变频驱动控制

前端由不控整流器供电的感应电机变频驱动系统中,直流侧电容容值高、体积大,从而系统可靠性降低。为了提高系统功率密度和可靠性,设计了一种带小电容二极管整流器供电感应电机变频驱动系统的新型复合控制器,其结构在磁场定向电机模型控制的基础上结合使用了电压矢量边界控制模块,同时还采用了一种无速度传感器控制的转子位置估计算法。此外,还分析了控制算法对电机参数扰动的鲁棒性,并设计了状态滤波器。搭建了1.5 k W感应电机驱动试验平台,并采用20μF容值的电容进行了试验验证,试验结果表明了新型控制器的具有较好的性能。     

变频电机轴电流的分析

从轴电流产生原理的角度出发,分析了变频电机轴电流产生机理及危害,并介绍了非常实用的轴电流检测分析方法,最后提出了通过抑制电源谐波、加装碳刷、实用尖峰电压吸收器(SVA)等措施来防止变频电机轴电流危害。     

变频电机噪声分析与计算

简述了电机噪声的产生原因,以两个不同型号的变频异步电机为例,给出电机空气动力噪声的计算方法.通过对电机噪声试验值与理论计算值的对比分析,总结出抑制电机噪声,特别是空气动力噪声的有效措施,为电机设计提供理论依据.     

感应电动机定转子全域温度场数值计算及相关因素敏感性分析

提出了针对无轴向通风冷却电机温度场计算的新思想，合理处理了电机定子与气隙之间以及转子与气隙之间复杂的对流散热过程， 妥善解决了定、转子之间的热交换问题。给出了散下线定子绕组的等效热模型，简化了计算难度并且节省了计算时间。在此基础上建立了笼型感应电动机定、转子全域温度场二维数学模型和二维有限元计算模型。计算了电机额定负载运行时定、转子的稳态温度场以及气隙温降；实验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的正确性。在该温度场计算模型的基础上，分析了电机温度场对定子铜耗、散热翅高度以及定子绕组浸渍质量等相关因素的敏感性，为电机优化设计奠定理论基础。     

基于耦合场的中型高压异步电动机转子温度场的数值计算

以YKK400-6,690kW中型高压异步电动机为例,根据流体力学和传热学理论及求解传热问题的能量方程,建立了电机转子的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件,采用有限体积法对流体场和温度场控制方程进行耦合求解,计算出了高压异步电动机转子径向通风沟内流体速度与温度,电机转子的温度场分布.对计算结果进行分析...     

低速永磁直线同步电动机电磁场数值计算与分析

简要介绍了一种新型直线电机的结构和原理,用MAGNET软件对具有不同结构的电机的电磁场进行了数值计算。通过计算得出了低速永磁直线同步电机的二维磁场分布和气隙磁密的变化波形。为设计新型低速永磁直线同步电动机提供了一种方法。     

基于钢轨模型的电磁感应电压计算

为解决电气化铁路电磁感应电压计算中钢轨屏蔽系数取值对计算结果影响的问题,建立钢轨的电磁感应电压计算模型,得出该计算模型的计算结果,并与其他模型计算结果以及实测结果作对比和分析,证明其在工程实际中的精确性和实用性.     

Dynamic Performance of Self-Controlled Synchronous Motors Fed by Current-Source Inverters

Dynamic characteristics of self-controlled synchronous motors are analyzed on the basis of the state-space method and Runge-Kutta-Gill method. As the results of this analysis, the effects of dc chokes, damper windings, and saliency of the motor on these characteristics are quantitatively clarified. Transfer function models of this type of motors are also proposed.     

基于有限元法的双馈风力发电机电磁场计算与分析

基于ANSYS有限元分析平台建立了新疆某风电场1.5 MW双馈风力发电机(double-fed induction generator,DFIG)的2维电磁场模型。基于有限元法对双馈发电机正常运行工况、单相接地短路、两相稳态短路时磁力线分布和气隙磁密分布进行了计算,分析了不对称短路故障对双馈发电机的影响。结果表明:在发生不对称短路故障时,双馈风力发电机的气隙磁场明显畸变,漏磁增多,其附加铁耗及定子表面铁耗显著增加;发生单相接地短路故障时的上述损耗均比两相短路故障时大;在发电机中感生的谐波电动势会引起发电机机械振动和噪声。     

笼型转子导条集肤效应的数值计算

本文根据电磁基本定律，利用转子槽的分块处理方法，推导了笼型转子导条集肤效应的数值计算公式，并给出了电阻增大系数与漏抗减小系数的实例计算结果。     

Comparative Study of the Losses in Voltage and Current Source Inverter Fed Induction Motors

The losses in an induction motor fed from six-step voltage and current source inverters are calculated and a comparison of efficiencies when supplied from these sources is given. The equivalent circuit that includes the effect of space harmonics and corrected for the skin effect in rotor bars is used for the calculation of main and stray copper losses. Stray iron losses due to magnetomotive force (MMF) and permeance harmonics, end leakage and skew leakage are also considered. Losses in the motor when supplied from these sources are also calculated using the modified equivalent circuit having stray and core loss resistors and their efficiencies are compared.     

实心转子笼型感应电动机电磁计算

本文以实心转子感应电动机电磁计算分析为基础,对具有实心转子表面开槽加笼型铜条结构特点的实心转子感应电动机进行了电磁计算与分析,建立了相应等效电路模型,同时对相关参数进行了计算与推导.     

基于固定合成矢量的三电平异步电机直接转矩控制

针对传统的具有中点电位平衡功能的三电平固定合成矢量异步电机直接转矩控制(direct torque control, DTC)方法会引起较大的定子磁链和转矩纹波的缺点,该文改进固定合成矢量的合成方式,提出了适用于高性能三电平异步DTC系统的"24矢量"法和"24矢量+变调制比"法。从磁链、转矩控制性能的角度出发,分析了其对电机性能的改善。这两种方法物理概念清晰,结构简单,易于实现,同时还保留了传统固定合成矢量方法的优点。实验结果证明了控制方法的正确性和可行性。