考虑电感变化的双三相槽口永磁型混合励磁双凸极电机铜耗监督控制

提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。

非正弦供电十五相感应电机气隙磁势分析

根据非正弦供电十五相感应电机不同次谐波电流可以产生同速气隙磁势的特点,说明利用3次谐波磁势降低基波磁势幅值以改善电机性能指标的理论根据,并确定叠加磁势峰值达到最小时的3次谐波激磁电流表达式。对感应电机中的非正弦电流进行傅里叶分解,通过计算各次谐波电流产生的不同次谐波磁势,揭示了谐波电流产生同次谐波磁势时、其转速为同步速之规律。以叠加磁势数学表达式为基础,通过求导计算叠加磁势峰值,再由优化方法中的直接法确定出叠加磁势最小峰值以及相应3次谐波激磁电流有效值和相位角。分析了磁势峰值降低后电机性能指标改善及功率密度提高的原因,为十五相感应电机优化提供了理论基础。

电动汽车驱动用感应电机在线效率最优控制的算法研究

分析了感应电机在线效率最优控制的三种典型搜索算法,在对各种算法的复杂度、收敛速度以及节能效果等方面进行比较的基础上,提出了改进措施并进行了验证。讨论了动、稳态交替运行时效率控制策略的切换条件及励磁电流的控制方法,励磁电流指令的设定方式直接影响系统的动态特性。

脉冲涡流检测中参数影响的仿真分析与实验研究

脉冲涡流检测过程中传感器尺寸及激励参数对检测结果影响较大,对其进行优化设计可提高检测系统的性能。在分析矩形脉冲涡流传感器工作原理的基础上,采用ANSYS仿真软件建立了脉冲涡流的仿真模型,仿真分析了传感器尺寸变化对铝板中涡流衰减规律的影响,激励脉冲频率和占空比变化对缺陷检测灵敏度的影响,仿真结果表明:当激励线圈长度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变慢,而当激励线圈宽度和高度增加时,涡流在铝板中的衰减速度变快;激励频率与占空比对缺陷检测灵敏度的影响与被测试件厚度有关,对于厚度较大的板材,应适当降低激励频率并提高占空比。最后采用实验的方法对仿真结果进行了验证,实验与仿真结果相一致,证明了仿真结论的正确性。

高转矩密度转子磁分路混合励磁电机转子涡流损耗及散热优化

转子磁分路混合励磁电机转子通常采用实心磁极的结构,导致其转子涡流损耗大、转子温度高,限制了其转矩密度及效率的进一步提升。从降低转子磁分路混合励磁电机的转子涡流损耗及温升两个角度出发,首先分析永磁体分段与模块化转子结构对转子涡流损耗的影响规律,并进行优化设计;在此基础上,根据传热学基本理论,构建电机的三维稳态温度场计算模型,揭示了不同运行工况下电机的温度分布规律,提出一种机壳水冷和端盖水冷相结合的多水道冷却散热方法。结果表明,在峰值转速运行工况下,新型散热方法使得转子实心磁极的最高温升从175℃降低至136℃,进一步提升电机的输出能力及可靠性。最后,对100kW转子磁分路混合励磁电机样机进行效率与温升实验,实验验证了理论计算和所提方法的正确性和有效性。

光伏水泵系统电机轻载运行节能研究

针对光伏水泵运行于轻载状态的情况,在分析水泵系统负载感应电机矢量控制方法的基础上,将弱磁控制投入轻载状态的控制。对相关的励磁电流优化原理进行证明,并利用Matlab/Simulink工具建立仿真模型,对优化前后的电机运行特性进行求取。仿真结果表明良好的磁通控制能够在轻载情况下对有限的太阳能电能进行高效应用,且系统可获得良好的转矩稳定性能,为光伏水泵系统轻载状态高效运行提供技术支撑。

海水环境下钢筋实时防腐方法及仪器研制

设计了一种可以在海水环境下进行钢筋实时腐蚀防护的方法并研制了相应的强制电流阴极保护仪器样机。当海水环境如成分参数发生变化时,仪器通过实验组在线测试被保护钢筋试样的阴极保护极化曲线,进而实时计算出当前环境下所需的最佳保护电流密度,然后利用此电流密度及被保护实际钢筋的结构参数和电极的结构系数计算出实际保护组所需的保护激励电流,从而使被保护的结构始终处于最佳保护状态。应用所设计仪器进行了环境参数变化情况下的防腐实验,结果表明仪器可以自动适应模拟海水盐度和温度的变化,使试样始终处于最佳保护状态。

三相异步电动机节能优化控制器的设计

三相异步电动机是一种广泛使用的动力机械,每年消耗的电能占我国总发电量的50%以上。电机拖动应用领域中浪费现象比较普遍。本节能优化控制器的特色是在降压节能过程中即考虑降压范围又进一步找到电压和电流的最佳工作点,该方案用于对51 kW恒负载转矩准厚模块节能器的改造。具体介绍了该方案的节能原理,硬件结构和软件设计。

变压器类微磁器件节能优化结构的快速预筛选

微磁器件的功耗大多与激励电流密切相关,降低激励电流有利于节能降耗。通过对变压器类微磁器件的工作原理进行分析,比较激励电流的影响因素,提出了一种基于磁敏感膜结构参数的估算方法,可用于变压器类微磁器件的激励电流快速估算。经实验验证,其计算结果与有限元分析基本一致,能够有效完成不同结构敏感膜的快速预筛选,节约仿真时间和资源。本文提出的估算方法,能够尽早排除不合理的设想,加快器件的优化过程,所得结论可为敏感膜结构的进一步优化提供一定参考。

高速列车混合励磁涡流制动系统的设计与分析

相比于单独磁源励磁的涡流制动方式,混合励磁涡流制动有着可控且节能、适用于多种制动模式等优势。针对高速列车制动时制动功率消耗大的问题,为满足制动安全可靠的需要,根据电磁场原理提出了一种混合励磁轨道涡流制动系统,阐明了机械系统进行制动器的提放动作、电磁系统进行涡流制动的工作过程。通过对电磁系统进行有限元分析(FEM),对速度、气隙、励磁电流等因素对制动力、吸引力的影响进行了讨论,并在此基础上对电磁系统的结构进行了优化。优化结果表明制动系统达到了更好的性能。

基于组合算法的混合励磁磁通切换电机最大转矩铜耗比控制

混合励磁磁通切换电机(HEFSM)具有永磁磁通切换电机和混合励磁同步电机的优点,通过调节励磁电流实现了调节气隙磁场的目的,这类电机在工业界尤其是电动汽车领域有着广泛的应用前景。该文提出一种针对HEFSM全速范围的优化最大转矩铜耗比(MRTC)控制策略。在低速恒转矩区域,采用优化的励磁电流来提高带负载能力,使铜耗最小,相比励磁电流与电枢电流随机组合策略和零励磁电流控制策略具有更快的响应速度。在恒功率范围,建立电机铜耗的目标函数,以转矩、电流、电压和转速等为约束条件。优化后的负励磁电流和d轴电流不仅可以获得较高的转速和产生磁阻转矩,而且在一定的转矩值下,铜耗最小,实现了转矩与铜耗的最大比值,在扩展电机转速范围的同时提高了效率。最后搭建基于dSPACE1103的电机系统实验平台,验证所提出的控制策略的可行性和有效性。

发电机励磁与高压直流输电的协调控制

针对包含励磁控制的发电机与高压直流输电的交直流互联系统,设计了发电机励磁与高压直流输电的协调控制器。首先建立整个系统的数学模型,然后利用非线性控制理论将系统精确线性化,并结合最优协调控制理论得出协调控制规律。最后应用EMTDC程序进行仿真,结果表明,上述协调控制器能有效地提高整个系统的稳定性。

基于单桥臂励磁控制的可变磁通磁阻电机控制系统

提出一种基于单桥臂励磁控制的可变磁通磁阻电机(variable flux reluctance machine,VFRM)控制系统,与基于H桥控制励磁电流的VFRM控制系统相比,使用的开关器件少,在降低成本的同时也降低逆变器的损耗。基于单桥臂励磁控制的VFRM控制系统中的励磁电流通过电枢绕组中性点与第四桥臂,通过拉格朗日乘数法求得励磁电流和交轴电流最优分配。最后,对比了单桥臂励磁控制和H桥励磁控制的VFRM控制系统的损耗、效率等。结果表明,在相同的转矩和转速条件下,与H桥励磁控制的VFRM控制系统相比,逆变器损耗降低了50%,效率升高3.3%。

最佳激励电流磁通门铁芯结构的仿真优化与分析

在分析微型磁通门的功耗主要受最佳激励电流影响的基础上,提出了一种通过减小退磁系数的长条形阵列铁芯减小微型磁通门的最佳激励电流,以达到降低功耗的目的。利用有限元仿真软件Magnet对长条形阵列铁芯进行了结构分析与优化,研究了长条形阵列铁芯尺寸和阵列密度与微型磁通门最佳激励电流的关系,为微型磁通门从改变铁芯拓扑结构方面降低功耗提供了技术思路和数据支持。

励磁均流系数的提高与优化

随着发电机自并激机组的不断增加,励磁系统并列运行的可控硅整流装置的重要性也在不断地增加。处理好可控硅整流柜的均流问题,对提高励磁系统运行的可靠性,保证电厂安全可靠地运行具有非常重要的意义。本文就将励磁整流装置的均流问题做深入分析,并结合具体实际进行优化。

球磨机的节电应用

利用同步电机功率因数可调性,调节球磨机励磁电流使线路cosφ接近1状态,从而达到球磨机和其线路节电,并和矿变电所的电容器配合,进行无功补偿的优化的目的。采取削峰填谷,改进生产工艺等措施,深挖节能潜力。

球磨机的节电应用

通过调节球磨机励磁电流使球磨机供电线路功率因数接近1;与矿山变电所的电容器配合,进行无功补偿的优化;采取削峰填谷和改进生产工艺优化等措施,取得了较好的节电效果和经济效益。

基于Walsh函数的电阻抗层析成像激励模式

为提高电阻抗成像数据采集系统的信噪比并且简化硬件电路设计,提出了一种基于Walsh函数的最优电流激励模式。利用Walsh电流对敏感场域进行激励,测量其电压响应,借助统计线性回归求解阻抗矩阵并将最优激励模式下的电压响应表示为Walsh电压响应的线性组合。结合正则化Gauss-Newton法重建阻抗图像。仿真结果表明,Walsh函数最优电流激励模式可以改善硬件系统的抗噪声能力,并且保证整个敏感场域内电流密度分布的均匀性。结合最优电流激励模式进行图像重建,提高了重建算法的收敛速度及重建图像的质量。