液体媒质超声波电机转子稳定性理论和实验研究

液体媒质超声波电机定、转子不直接接触,利用液体媒质驱动转子旋转,是超声波电机新的研究方向。在液体媒质超声波电机中,转子的稳定性是一个关键问题。该文利用有限元分析软件CAPA和ANSYS,分析了在受到电压激励时电机内液体媒质的声流速分布。通过仿真发现,液体媒质同时存在切向流动和径向流动,是一种紊流,速度的大小和方向与激励电压和液体参数密切相关。切向流动推动转子旋转,而径向流动作用在转子上,引起了转子不稳定。为了分析方便,假设转子轴不固定,径向流动对转子的作用可通过弹簧和质量块构成的单自由度系统模拟,这样转子的稳定性可利用转子的振动频率衡量。通过实验研究了电机激励电压、转子厚度、液体媒质的高度及类型与转子振动频率的关系,为提高转子稳定性、优化电机设计提供了参考依据。     

新型单相永磁同步电机中导电套筒的作用及其对磁性能影响的研究

为了抑制转速波动、降低振动,提出了一种新型结构的U型单相自起动永磁同步电机。基于时步有限元法对该电机的动态起动过程进行了仿真计算,从所得的起动特性曲线中可以看出,采用新结构后大大降低了电机转矩和转速的脉动。同时针对增加铜套后由涡流损耗所引起的永磁体转子发热现象,在利用A,?-A法求解三维涡流场的基础上,对转子温度场进行了三维有限元计算,得到了改进结构后永磁体的温度。将计算结果与实验结果进行了对比,验证了电机结构改进的有效性和所采用分析方法的可靠性。这为该电机的进一步优化设计与性能研究奠定了基础。     

永磁同步平面电动机三自由度运动控制器

建立了永磁同步平面电动机动子的3自由度动力学模型,并在偏摆角位移较小的假设基础上,对动力学模型进行了简化,进而拟定了通过同时调节4个电磁推力以产生所需偏摆限位转矩的力控制策略。此外,基于状态空间极点配置法,分别设计了与3个自由度对应的位置伺服控制算法,并且对所建立的控制系统进行了数值仿真,仿真结果表明所采用的控制策略和控制算法使控制系统达到了预期的动、静态指标。     

基于RBF神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制

开关磁阻电机(SRM)因其结构简单、工作可靠、效率高、成本低等优点使之成为当前极具竞争力的一种调速电动机。但由于电机本身的非线性电磁特性,导致了其转矩脉动比其他传动系统严重。如何更好地对开关磁阻电机的转矩进行控制,抑制转矩脉动也成为了近年来研究的热点。针对这一问题,提出了一种基于基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制方法。利用从SRM动态模型仿真中产生的数据来对RBF神经网络进行离线训练,使之学习不同转速和转矩下的优化电流波形,再将训练好的RBF网络用于电机的转矩控制中,完成不同转速下,转矩、位置到电流的非线性映射。最后通过瞬时电流跟踪控制使电机电流跟踪参考电流,完成电机的转矩控制。该控制方法充分利用了RBF神经网络逼近、泛化能力强,运算速度快的优点,且控制过程简单,网络无需在线训练。实验结果证明,该控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,具有控制精度高、能适应转速变化等优点。     

交流励磁双馈电机分段并网控制策略

针对交流励磁双馈电机转子位置初始误差提出了一种补偿控制器。根据电网电压矢量控制时双馈电机数学模型,推导了定子开路稳态时转子电流与定子电压的关系,并基于此构建了转子位置初始误差的补偿控制器。对所提出的初始误差补偿原理进行了分析。另外,将该补偿控制器应用到风力发电系统实际并网控制过程,提出一种交流励磁双馈电机分段并网控制策略。设计了控制器,并在所搭建的变速恒频风力发电实验平台上作了相应的实验,结果证明了补偿控制器分段并网控制的有效性。     

电动汽车电机驱动系统动力特性分析

分析电机驱动系统的动力特性对完成电动汽车动力传动系的参数匹配具有重要的理论意义。从整车驱动角度分析提出了电动汽车电机驱动系统的理想动力特性：低于额定转速恒转矩，高于额定转速恒功率。电机驱动系统的峰值工作特性、额定工作特性是电动汽车动力传动系参数匹配计算的主要依据。电机基速和最高转速的选择对整车的加速性能起着决定作用。提出了特性描述参数。结合某电机驱动系统动力特性的实测数据给出了分析实例。     

永磁式双凸极电机输出转矩和电流关系研究

双凸极电机是上世纪九十年代提出的一种新型交流调速系统,自提出以来对双凸极电机的研究工作主要集中在电机本体结构及电机静态特性方面,而对电机系统在稳态运行特性研究较少。文中以现有研究成果为基础,以1台12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,在有限元法对电机内电磁场分析结果的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了该系统在不同转速下改变电流限幅值对其输出转矩的影响,并在1台原理样机上进行了试验验证。研究及试验结果表明:在低转速下,系统输出转矩与电流限幅值基本上成线性关系;在高转速下,改变电流限幅值对系统输出转矩的作用减弱。     

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机"S"形特性及其对策

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机为高水头、大容量、高转速、单级单转速双向旋转的混流可逆式机型，其全特性曲线中存在明显的“S”形区域。经现场调试知，当机组在低水头发电空载运行时，极易进入“S”形特性区域，造成机组并网困难、逆功率或甩负荷后不能达到空载稳态。当采用导叶不同步预开装置（MGV装置）后，基本解决了此类问题，增强了机组的运行稳定性。     

扭、纵超声电机定子的设计研究

扭、纵超声电机的扭振模态和纵振模态达到共振频率简并对提高电机运行性能至关重要．必须进行精心设计。介绍一些基本设计原则和方法，编制了一维网络传输矩阵软件（UTD），同时使用有限元软件对电机定子进行设计。比较了两种软件的计算结果，说明了两个计算结果不同的原因。对实验用样机进行测试，该电机扭、纵共振频率差小于0．1kHz，简并良好。     

PLC一步进电机控制系统及其在轴温检测中的应用

针对火车轴温检测，设计了基于可编程控制器和步进电机的火车轴承拍照系统。给出了系统设计方案，阐述了拍照系统的组成原理和控制系统的硬件结构及其软件实现方法。实验结果表明，基于PLC的步进电机控制火车车轮拍照系统控制简单、运行稳定可靠。