气隙磁密3次谐波对电机振动噪声的影响

针对电机的电磁振动噪声问题,发现了提高电机气隙磁密的正弦性不一定能够降低电机的振动噪声。鉴于此,分析了引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,并探究了气隙磁密3次谐波与电机振动噪声的具体函数关系。为了分析引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,在利用解析法的基础上排出力波表,确定了主要噪声源。为了探究气隙磁密3次谐波对电机振动噪声的影响,建立了气隙磁密及径向力波的数学模型,并通过遗传算法求解了电机气隙磁密3次谐波的最佳幅值。分析结果显示,提高气隙磁密正弦性不一定能够降低电机振动噪声,气隙磁密3次谐波在一定范围内存在最优值使得电机振动噪声最小。分析结果为低噪声电机的设计提供了参考依据。

“船舶电力推进”课程线上线下混合式教学研究

“船舶电力推进”课程是船舶电气工程专业的必修课程,为了提升教学质量,开展线上线下混合式教学改革,本文从教学内容拆分、线上线下教学实施进行深入研究,实践表明混合式教学有助于培养学生自主学习习惯,开阔视野,提高课程的教学质量。

“电力电子技术”课程挑战式综合实验设计

秉承以学生“学”为中心的教学理念,满足差异化的教学需求,针对“电力电子技术”课程实验教学中存在的实验设置无差异,学生动手、思考不足等问题,提出了挑战式实验设计方法:精选能够涵盖“电力电子技术”课程知识体系与实验要素的典型实验电路,提出多层次、多梯度的实验内容设计,使实验完成的挑战性逐级升高。该实验设计方法不但满足了不同能力学生的差异化教学需求,还充分锻炼了学生的自主学习能力、动手能力和创新能力。

电气识图的“三步法”案例式教学

本文系统提出了电气识图的“三步法”。根据电气制图基本原则,分析了电气识图基本要求,提出电气识图要做到“五结合”,即结合电工基础知识、结合电气元器件原理及作用、结合典型电路、结合电气图的绘制特点、结合其他专业技术。在此基础上,结合多年教学工作经验,介绍了电气识图方法及步骤,采用电气识图的“三步法”对冷藏装置电力拖动控制线路进行案例分析,重点介绍了分析线路的重要技巧——“逆推方式追根溯源”,为实现快速高效分析线路起到了事半功倍的效果。

Halbach结构永磁电机的电磁振动与噪声分析

针对转子为Halbach结构的永磁电机进行额定功率下的电磁振动和噪声分析,建立了永磁电机径向力波的解析表达式,并分析了引起振动和噪声的两类主要力波,通过解析法确定了电机的主要噪声源。为了表征Halbach结构电机的电机特点及其振动噪声性能,比较了Halbach结构和普通径向充磁结构的两台电机,针对这两台电机分别进行气隙磁密的分析,以及振动和噪声的比较。对比分析结果表明,Halbach结构的永磁电机转子轭部更薄,重量更轻,气隙磁密正弦度更高。但由于径向气隙磁密3次谐波含量的不同,Halbach结构永磁电机的主要激振频率下的振动加速度幅值相比传统径向充磁结构的永磁电机高出9.56%,总声压级高出0.65 dB。分析结果为机泵一体化装备的电机选择和设计提供了研究基础。

基于电流闭环和死区补偿的变频驱动调速系统低频振荡抑制

变频器+感应电机的调速系统在低频段运行时容易出现振荡,这种低频振荡引起的过电流轻者使系统跳闸保护,重者烧毁设备,严重危害长期运行在低频的传动设备。本文建立了感应电机及其变频调速系统的小扰动数学模型,采用根轨迹分析方法,绘制了调速系统的不稳定区域;分析了多种变频器死区补偿的方法,提出了基于电流闭环和死区补偿相结合的低频振荡抑制策略。其中电流环用以抑制电机定子电流的波动,使其稳定在期望频率工作点的电流值处;死区补偿用以抵消逆变器死区时间对系统稳定性的影响。仿真与实验结果表明本文提出的抑制策略能够很好地抑制变频驱动调速系统的低频振荡,提高系统的稳定性和调速性能。

多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。

基于重复-PI的复合控制应用于并联有源滤波器研究

并联有源电力滤波器的工作原理是主电路向电网注入大小相等、方向相反的电流量来达到谐波抑制,其性能主要包括动态响应速度和稳态补偿精度。PI控制应用于谐波抑制具有动态响应快、稳态精度低的特点,重复控制具有稳态精度高、动态响应慢的特点,为综合两者的优点,提出将重复控制与PI控制进行串并联的复合控制策略:先将一重复控制与PI控制构成串联复合,再将串联复合与另一重复控制并联构成串并联复合。并将其与PI控制、串联复合控制和并联复合控制的谐波补偿性能分别进行了仿真对比研究与实验验证。仿真结果表明串并联复合控制具有更好的谐波补偿稳态结果和动态响应性能,实验结果证明了该方法的可行性与正确性。

水下Halbach永磁电机噪声特性及减振降噪研究

Halbach结构的永磁电机及泵叶等部件组成的机泵一体化装置作为新型排水设备或水下推进器,具有诸多优点且应用前景广泛。为减少机泵一体化装置中电机运行时产生的噪声,提高舰船声隐身性能,本文通过分析流体中电机噪声特性,使用有限元软件仿真模拟出电机在水中运行时产生的噪声规律,并运用电机热负荷理论提出增加定子轭厚的电机优化方法。研究结果表明,增加电机定子轭厚能有效减少Halbach结构的永磁电机在运行时产生的振动噪声。

考虑定子斜槽及转子运动永磁推进电机反电势及定位力矩的数值计算

定子的齿槽效应影响着推进电机的反电势波形及定位力矩等 ,进而也影响推进电机输出转矩的低速平稳性 .文中采用有限元法对多相永磁推进电机电磁场进行数值计算 .分析了斜槽系数与反电势波形及定位力矩的关系 ,提出了采用滑动边界处理定转子相对运动、利用矢量叠加计及定子斜槽的方法 .

实心转子永磁同步电机的时步有限元分析

设计了一种实心转子永磁同步电机,并提出了适用于该类电机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了实心转子电机中转子电阻难以准确计算的问题。该方法考虑了转子电阻随转差的变化,给出了外电路与电磁场耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述方法对自行设计的22kW实心转子永磁同步电机的性能进行分析,空载反电动势和起动转矩的计算结果与样机的实验结果吻合较好,表明本文提出的方法准确有效,并可用于其他类型的实心转子电机的性能分析。

变频器供电的船舶推进系统制动过程研究

变频器供电的船舶推进系统在其制动过程中,由于受螺旋桨工作特性的影响,推进电机会向变频调速装置馈能,进而易引起调速装置因过电压而烧毁.在分析了螺旋桨水动力特性和推进电机机械特性的基础上,研究了船舶制动过程中回馈能量的机理,计算了推进系统制动过程向调速装置回馈的能量,设计了消耗回馈能量的斩波制动电路,并对1MW,12相同步推进系统的制动过程进行了仿真和实验分析.理论分析结果得到了实验验证.

大容量多相同步推进电动机新型调速系统的研究

在分析了 N相并联 H桥拓扑结构的大容量同步推进电机变频调速系统及其常规运行方案的基础上 ,提出了四拍 PWM运行方案 .仿真和试验结果表明该方案不但适用于任意相同步电动机的调速 ,而且还具有主开关器件承受电压低、系统缺相运行能力高、电枢绕组

基于IGCT三电平多相同步电动机调速系统的电枢反应

多相同步电动机的电压矢量、电流矢量及其相关参数众多,使得多相同步电动机的调速控制比普通三相电机的控制复杂得多。本文对自主研制的基于IGCT(集成门极换相晶闸管)的1MW、十二相三电平同步电动机调速系统进行了试验研究,分析了调速系统采用电流滞环控制方式下产生的电压和电流波形;并采用二维有限元法计算了电机运行时的电磁场,研究了多相电机电枢反应对电机磁场、相反电动势的影响。试验验证了理论分析的正确。

船舶电力推进系统稳定性分析

为获得变频驱动感应电机调速系统低频振荡产生的原因,以实验室一套船舶电力推进系统为例展开研究。建立了基于小扰动的感应电机、变频器及船舶电力推进系统的数学模型,分析了死区时间对系统稳定性的影响。利用根轨迹分析方法,通过解析计算与仿真分析绘制了系统的不稳定区域。讨论了电机定子电阻和漏感变化对系统稳定区域的影响,进行了试验验证,试验结果与解析计算得到的不稳定区域吻合较好,证明所建立的船舶电力推进系统小扰动数学模型以及采用的系统稳定性分析方法是正确可行的。

多相永磁同步电动机数学模型的分析与研究

电机的数学模型是研究电机运行性能的基础 ,但是目前多相永磁电机的数学模型不能完全准确地反映磁路饱和及永磁体工作点的变化。将交流电机的多回路理论与电磁场的有限元方法结合起来建立了多相永磁同步电动机的多回路—有限元数学模型。对九相永磁同步电机的仿真和实验结果表明 ,该模型克服了原有数学模型的缺陷 。

基于三电平逆变器的同步电动机直接转矩控制

推导了三电平逆变器供电下的同步电动机数学模型,分析了同步电动机直接转矩控制原理,在此基础上提出了基于三电平逆变器供电的同步电动机直接转矩控制策略.采用双DSP系统对电动机带螺旋桨负载的推进系统进行了半实物仿真,结果表明文中提出的控制策略能对三电平逆变器供电的同步电动机实施高性能的调速控制.

带阻尼绕组的多相大功率推进永磁同步电动机绕组参数的测量和计算研究

为了充分考虑磁场各次谐波的作用 ,方波推进电动机一般采用相绕组回路的数学模型 ,模型中绕组参数的测量和计算较为复杂 ,其中带阻尼绕组的多相永磁同步推进电动机的绕组电感测量和计算尤为困难。本文在分析了无阻尼绕组多相永磁同步电动机绕组参数测量的基础上 ,提出了测量带阻尼绕组的多相永磁同步电动机电枢绕组参数的相关分析脉冲响应法 ,该方法将确定电动机参数的问题转化为对系统传递函数系统的辨识问题。

基于复合控制的并联有源滤波器研究

通过分析三相三线制并联有源电力滤波器的电路结构,建立了主电路d-q坐标系下电流环控制的数学模型。针对传统PI控制稳态精度低的缺点,提出将其与重复控制串联的复合控制策略。利用PI控制提高系统的动态响应,利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点提高系统的稳态精度。在负载平衡与不平衡情况下,对复合控制应用于谐波补偿的性能进行了仿真研究。结果表明,在负载平衡与不平衡情况下,复合控制都具有良好的动静态性能,该方法应用于谐波抑制是正确可行的。

多相永磁同步电动机突然对称短路的分析

突然对称短路是多相永磁同步电动机在运行中可能发生的严重故障,是分析、研究其他突然短路现象的基础,也是分析永磁电机运行过程中最大去磁磁势的一个重要环节。建立p对极N相正弦波永磁同步电动机在abc坐标下和dq坐标下的数学模型,推导该类电机N相对称短路的最大瞬时短路电流表达式,实验表明所建立的电机数学模型及推导的短路电流表达式是正确的。