计及周期/半周期性边界条件的永磁电机子域模型

该文提出的表贴磁极永磁电机考虑周期/半周期性边界条件的子域模型,为舰船大容量直驱多相永磁推进电机的设计优化提供一种快速、高效的工具。介绍周期性边界条件和半周期性边界条件的原理及实现方法,并将其应用到基于等效面电流的子域模型中求解电机气隙磁场,而后通过有限元仿真验证了解析计算的准确性。对比3种求解域下子域模型中谐波系数矩阵的维数和求解速度,表明考虑周期/半周期性边界条件的子域模型在保证结果精度的前提下,能大幅降低矩阵维数,并显著减少求解时间。对实验样机进行空载和负载实验,空载反电势与负载转矩实验结果与解析结果吻合较好,进一步说明了周期/半周期性边界条件下所用子域模型的正确性。

基于热路法的自然冷却永磁同步电机定子温度计算

为获取电机运行时的温升情况,本文使用热路法对一台自然冷却永磁同步电机定子的温度进行计算。在Maxwell中进行二维电磁场仿真,得到电机定子的损耗。将电机定子分为多个部件,使用简化圆筒T型热路模型并结合立方体热路模型搭建各部件的单元模型,在计算各部件的相关热阻后,得到电机定子的热路模型。根据热平衡原理建立温度场线性方程组,求解电机定子的温度。在Fluent中建立电机定子的三维简化模型,给予材料属性、边界条件及其他相关设置后,进行电机稳态温度场仿真。最后对电机进行温升实验,使电机在额定工况下运行至热平衡状态后,进行实验测量。将热路法计算的结果与实验和仿真结果进行对比分析,验证了热路法的正确性。

九相开绕组永磁电机SPWM中的三次谐波抑制

为抑制九相开绕组永磁同步电机定子绕组中的3次谐波电流,该文提出一种3次谐波电压前馈控制方法。对逆变器非线性因素造成的3次谐波电压由同步坐标系锁相环进行追踪,同时考虑反电势中的3次谐波电压,共同作为前馈量对调制信号进行修正。将电压谐波前馈控制与电流谐波闭环控制相结合,提高了3次谐波电流控制的响应速度和控制精度。最后,通过实验验证了该文提出的3次谐波电流抑制方法的可行性与有效性。

面向有机更新的城市旧区地下空间规划策略与布局模式

有机更新是城市旧区发展的重要途径,在新政策的限定下,如何满足居民对交通出行、服务设施和空间环境日益增长的需求,“向地下要空间”成为必要选择。文章对支撑城市旧区有机更新的地下空间功能进行分析,面对“先地上后地下”的发展时序,提出开展普查评估、立足总量把控、关注公共空间、衔接建造技术和整合景观风貌等规划策略。同时,针对城市旧区地下空间具体的布局模式,阐述了多点针灸开发、多元复合利用、多廊互相贯通、多层开发协同及多孔海绵渗透等规划思路,以期通过地下空间的科学规划和建设,为城市旧区的有机更新提供思路。

功率调节与STATCOM输出电压关系的灵敏度分析

为定量分析静止无功补偿器(STATCOM)传递功率与其交流侧输出电压之间的关系,采用了基于灵敏度的分析方法。以基尔霍夫电压定律为基础,列写了STATCOM系统的电压相量方程,并根据实部与虚部得到两个独立等式。通过计算STATCOM交流侧输出电压有效值与相角对有功功率和无功功率的偏导数,求出了相应的灵敏度。灵敏度计算结果表明,当系统侧电压、线路参数均不变时,STATCOM交流侧输出电压有效值和相角均主要受无功功率的影响,受有功功率影响较小。同时用直接求取法计算STATCOM交流侧输出电压,通过与灵敏度法的计算结果进行数值比较,验证灵敏度分析方法的准确性。

基于有限元场路耦合的十二相整流发电机系统定子匝间短路分析

为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。

基于Hurwitz判据的自激感应发电机带载建压分析

针对自激感应发电机（self-excited induction generator，SEIG）独立系统，采用判断系统稳定性的复系数Hurwitz判据进行空载与带载建压分析。基于两相静止坐标系下SEIG的暂态等值电路，写出系统状态方程，利用复系数Hurwitz判据分析了SEIG自治系统稳定的充要条件，并计算得到SEIG空载与负载建压的临界参数值，样机实验验证了计算结果的正确性。以SEIG的自激建压过程为例，证明了将复系数Hurwitz判据应用于SEIG的暂稳态分析的可行性。所得到的结论为Hurwitz稳定性判据进一步应用于SEIG的稳定性分析打下了基础。

基于Routh判据的自激感应发电机空载建压分析

针对自激感应发电机(SEIG)独立系统,采用判别系统稳定性的Routh判据进行空载建压分析。基于两相静止坐标系下SEIG暂态等效电路,写出系统的状态方程,得到状态矩阵的特征多项式。依据Routh稳定性判据,列出SEIG的递推Routh表,计算出了SEIG空载建压的临界最小电容值与最大电容值,样机实验数据验证了计算结果的准确性。该文首次将Routh判据应用于SEIG的稳定性分析,以SEIG的空载建压过程为例,说明了所用方法的有效性。基于Routh判据的稳定性分析方法理论清晰,编程简单,易于实现。所得结论为Routh稳定性判据进一步用于分析SEIG系统奠定了基础。

基于改进等效面电流法的永磁电机气隙磁场解析计算

为简便快速地求解平行充磁偏心削极表贴式永磁同步电机的气隙磁场,该文采用改进等效面电流法对永磁体进行等效处理。该方法将永磁体表面划分为若干个微元,每个微元代表一根载流导体,采用局部坐标系与全局坐标系相互转化的方式,方便地计算出每一根载流导体电流的数值及坐标位置,避免了计算的复杂性。同时,该方法结合子域模型以及矢量磁位叠加的方法对气隙磁场进行解析计算,解析结果与仿真结果进行对比,验证了解析计算的正确性,并对一台实验样机进行空载实验,其空载反电势与解析计算结果吻合,进一步验证了改进等效面电流法的正确性。

基于磁极分块的永磁电机气隙磁场解析计算

为了简便、精确地分析偏心削极表贴磁极的永磁电机空载气隙磁场,基于永磁体等效分块处理并结合子域模型提出一种磁场解析计算方法,解决了磁极不等厚与平行充磁问题。所用方法能考虑定子开槽影响与永磁体实际磁导率,且通过求解子域模型直接得到空载气隙磁密的基波与各次谐波分量。采用有限元法直接计算气隙磁场,解析法与有限元法计算的空载气隙磁密吻合,验证了解析方法的准确性。对一台九相永磁电机样机进行实验,所测空载感应电势与解析模型计算值较吻合,验证了所用分析方法的正确性。

Electromotive Force Calculation of Fifteen-phase Induction Motors With Non-sinusoidal Supply

非正弦供电十五相感应电机基波磁动势正幅值与3次谐波磁动势负幅值不在同一位置时的叠加磁动势波形称为常规磁动势波形,此种情况下感应电动势的计算是该种电机电磁性能分析与优化设计的前提。与正弦磁动势或理想叠加磁动势不同,常规磁动势下电机的感应电动势与激磁电流相位因磁路饱和不再相差/2,为此提出把感应电动势作为激磁电流流控电压源的处理方法。鉴于电机每半个极下气隙磁密波形不再相同的情况,提出基于电机1个极距区域的拓展分布磁路法计算气隙磁密,进而求出基波感应电动势与3次谐波感应电动势。非正弦供电十五相感应电机样机的感应电动势计算值与实测值相互吻合,说明了拓展分布磁路法计算感应电动势有效且具有较高的准确度。

基于两种自适应算法对比下的PMSM矢量控制电流环优化

在永磁同步电机矢量控制过程中,用于电流环测量电流的调理电路和AD采样电路会产生噪声,对电机转矩和转速的控制精度造成影响。为减小此类电流环噪声,提出了在永磁同步电机矢量控制中对电流环相电流采用RLS自适应滤波。为体现RLS算法滤波性能,与自适应滤波中的LMS算法作比较,采用这两种自适应滤波算法对永磁同步电机矢量控制系统进行了仿真实验,经过对波形和均方差等的对比,RLS算法有更明显的滤波效果,且电机输出转速和转矩更加平稳,系统的稳定性有了明显提高。证明了RLS自适应滤波在永磁同步电机控制中更具有可行性和有效性。

改进Steinmetz接法三相异步发电机稳压电容计算

对改进Steinmetz接法三相自励异步发电机进行稳态运行分析,采用对称分量法求取该联结方式下电机系统的回路阻抗,并根据基尔霍夫电压定律(KVL)令回路阻抗为零计算电容。在给定负载与恒定输出电压时求出电容组合关系,并根据电机稳态运行时的负序电流确定电机最佳运行状态时的稳压电容组合。对样机进行了实验,实验值与计算值吻合较好,证明了分析方法的有效性与正确性。

矢量控制永磁同步电机的转矩脉动抑制研究

为满足永磁同步电机交流调速系统的高性能要求,需要对电机的转速在较宽的速度范围内进行精确估计和控制。然而电机低速运行时,位置传感器在检测过程容易受到噪声干扰,噪声叠加在反馈信号上进入调速系统,增大永磁同步电机的转矩脉动,需要信号处理技术来提高在每个采样瞬间的速度估计值的精度。为解决这一问题,在设计电机矢量控制系统的基础上,采用递推最小二乘法(RLS)自适应滤波器对噪声环境中的电机转速进行优化。仿真试验结果表明,与传统的PID控制方法相比较,在保证高速性能的情况下改善了电机转速控制的动态性能和低速性能,体现出方法的可行性和有效性。

计及漏磁耦合的双绕组感应发电机稳态分析模型

针对具有特殊定子绕组结构的高低压双绕组感应发电机,提出计及定子双绕组间漏磁耦合的稳态分析模型。考虑定子2套绕组间的互漏感列写支路电压方程,引入流控电压源表示互漏电势,推导出双绕组感应发电机的稳态等值电路。通过计算流控电压源的复数控制系数,说明了稳态分析时计及定子双绕组间漏磁耦合的合理性。基于等值电路采用回路电流法列写矩阵方程,以回路阻抗矩阵的行列式绝对值为目标函数采用优化法进行求解,可以确定模型中的未知量。采用所建模型计算样机外特性和稳压电容值,计算结果与实验结果高度吻合,验证了所建稳态分析模型的正确性与准确度。

九相开绕组永磁电机SVPWM谐波抑制方法

该文针对九相半对称开绕组永磁电机驱动系统,提出一种新的调制方法实现谐波抑制,该方法通过分析逆变器开关状态与绕组电平状态之间的联系,使用电平组合替代开关组合的方式简化计算量。把电平组合对应的九组矢量集作为空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的备选矢量,分析电平组合在不同谐波平面投影矢量之间的关系。以消除3、5次谐波电流为目标进行矢量选择,根据计算出的比例关系分配各矢量的作用时间。该方法可在省略谐波平面控制器的情况下,大幅度抑制3、5次谐波分量。最后,通过仿真和实验验证,证明了所提分析方法的有效性。