Study of Steady-state Performances for a Novel Line-start Single-phase Permanent Magnet Synchronous Motor With Three Parallel-connected Windings

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。

基于离线单相周期方波脉冲的三相异步电机启动转矩测试

为了克服三相异步电机启动转矩无载测试现有方法存在的测试精度较低、电网冲击等问题,提出一种基于离线单相方波脉冲的电机启动转矩测试方法。以Y160M-4型三相异步电机为研究对象,给出用于测试启动转矩的单相方波逆变电源结构、工作原理及关键参数计算方法,并利用二维瞬态电磁场数值计算方法,以研究不同激励模式下的启动转矩为目的,获取电机启动过程的电枢电流。结合电机数学模型和坐标变换理论,研究并给出单相正弦波激励下的电机等效电路模型和启动转矩理论计算模型。在此基础上,进一步给出单相方波激励下的启动转矩数据处理方法。经验证,依据所提出的单相方波激励下的电机启动转矩计算方法并结合二维瞬态电磁场数值仿真,启动转矩测试相对误差约为0.25%。研究结果表明,利用该方法计算三相异步电机的启动转矩,测试精度获得明显提高,从而证明了所提方法的正确性和可行性。

单相无刷直流圆筒直线电动机及其起动推力研究

提出了一种单相无刷直流圆筒型直线电动机(SPBLDC-TLM),利用有限元方法对其电磁性能进行了分析。与三相无刷直流圆筒型直线电机对比,SPBLDC-TLM具有推力峰值大、结构简单以及成本低等优点。针对SPBLDC-TLM起动推力为零的问题,提出了斜齿和高低齿两种非对称齿结构,对比分析了两种齿结构不对称度对起动推力以及推力峰值的影响规律,为SPBLDC-TLM的起动性能优化提供了参考。结果表明,斜齿结构不对称度对起动推力影响较小,而高低齿不对称度的增大可以显著增加起动推力。采用有限元法和MATLAB软件,验证了两种非对称齿结构的有效性。

控压固井启停泵过程井口回压传递规律研究

控压固井启停泵作业中,由井口向井底施加的回压值在井筒内的衰减是准确设计回压补偿值的重要依据。基于一维瞬态流动模型,考虑环空流体的流变模式及环空流体种类,建立了控压固井启停泵过程井口回压压力波瞬态传递模型,并利用有限差分思想对其进行求解,通过实验对模型结果进行验证,揭示了流变模式、流体稠度系数以及环空流体种类对环空压力波衰减的影响规律。结果表明:①同一井况中,回压压力波在环空流体流变模式的衰减能力为幂律模式大于赫巴模式大于宾汉模式;②相同流变模式下,回压压力波的衰减随着流体稠度系数的增大而增大;③回压压力波在多种流体中的压力衰减能力大于在单种流体中的衰减能力,且流体种类越多,压力衰减能力越大。

基于S7-200 SMART PLC实现单按键的启停控制研究

单按键启停控制在生产生活中被广泛使用,比如日常的家用电器、工厂设备、农用机械等。本文将介绍S7-200 SMART PLC实现单按键启停的6种经典方法,包括有基本逻辑指令、置位/复位指令、计数器、数学函数指令、交换指令、SR双稳态触发器的使用,对于需控制成本、节约I/O点数时能够给编程人员提供不同的参考方法。同时,也希望能够给初次学习到这门专业技术的学者提供更多的编程思路。

无源性控制策略在谐波/间谐波统一补偿的单相有源电力滤波器中的应用

对谐波/间谐波统一补偿的单相有源电力滤波器(active power filter,APF)系统进行了瞬时功率分析,研究了电网侧、APF主电路、负载侧之间的功率流动,证明了在不考虑APF主电路损耗的情况下,其直流侧功率波动具有周期性。推导了统一补偿的单相并联型APF的无源性控制策略方程,并针对其欠激励特性及直流侧功率波动的周期性设计了直流侧电压的间接控制。然后,针对其启动中遇到的问题,从功率平衡角度进行了分析并提出了解决方法。Matlab仿真实验结果验证了理论分析的正确性。

无位置传感器无刷直流电动机起动的设计与实现

在分析永磁同步电动机变频起动过程和无刷直流电动机定、转子磁势的相位关系的基础上,详细设计了硬件和软件,实现了无位置传感器无刷直流电动机外同步起动以及向自同步运行切换。

伴随发动机起动的混合动力模式切换策略

针对伴随发动机起动的单轴并联混合动力模式切换问题,分析传统发动机起动原理并结合不分离离合器AMT换挡过程控制策略,提出单轴并联混合动力模式切换的5阶段控制策略,同时建立Bang-Bang-PID及前馈PID控制算法对电机调速进行控制.采用快速原型设计方法,完成整车控制器控制策略开发,最终在气电混合动力客车实验平台上对所提出的模式切换控制策略进行验证.实验结果表明:所提出的控制策略能顺利起动发动机,提高模式切换性能,并满足整车驾驶需求.

基于三维有限元法U型单相自起动永磁同步电机涡流场与温度场的分析计算

为了抑制转速波动、降低振动,同时提高电机带载起动能力,在原单相自起动永磁同步电机转子外侧加了铜皮套筒.采用A,φ-A三维有限元法对涡流场进行了计算,得到了铜皮套筒内的涡流和涡流损耗.在此基础上结合利用流体相似理论得到的散热系数,针对所建立的三维温度场进行了有限元计算,分别得到了铜皮套筒内涡流损耗、永磁体平均温度与套筒厚度之间的关系曲线.将计算结果与实测值进行了对比,验证了分析计算方法的可靠性.

带式输送机软起动调速控制器设计

针对液力耦合器调速的带式输送机,开发设计了一种数字控制器(SF-RQT1).论证了软起动在带式输送机上应用的必要性,介绍了软起动装置液力耦合器及其控制器SF-RQT1的工作原理及组成,给出了硬件框图和部分电路,提出了软件设计方法.该控制器具有结构简单、造价低廉、操作方便等特点,并具有网络通信模块,可通过CAN总线与上位机进行串行通信,采集现场实时数据,达到远程监控和管理的目的.现场试验表明,实际运行可靠,故障停机率低,达到了预期效果,具有一定的工程实用价值.

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。

城市轨道交通牵引计算模型

为了优化城市列车牵引计算与运行模拟系统的单质点简化模型,提高计算准确性,在快速牵引策略模型的基础上,构造了城市轨道交通列车牵引计算与仿真的多质点优化模型.将列车模型构造为由多个质点构成的质点链,考虑了列车长度在附加阻力计算中的影响;通过工况转换的优化,合理选择惰行起点以及控制速度波动幅度;提高中间过程计算精度,运用反向递推试凑法寻找进站制动起点.多质点模型与单质点模型的计算结果对比表明,技术速度提高了5%～20%,总能耗降低了5%～20%,进站制动初速度降低了5%～25%,该模型可行.

石蒜属植物SCoT-PCR反应体系构建及优化

建立并优化了石蒜属Lycoris植物的目标起始密码子多态性-聚合酶链式反应(SCoT-PCR)反应体系,为研究石蒜属种质资源的遗传多样性、亲缘关系及遗传改良提供新的思路。采用L25(56)正交试验和单因素试验2种方法优化石蒜属植物SCoT-PCR体系。得出石蒜属植物SCoT-PCR最佳反应体系:DNA模板2.0 mg.L-1,引物0.125μmol.L-1,三磷酸碱基脱氧核苷酸(dNTPs)0.2 mmol.L-1,镁离子(Mg2+)3.0 mmol.L-1,Taq DNA聚合酶1.0×16.67nkat。对优化的反应体系进行通用性、稳定性及可靠性检测,结果均能获得丰富、稳定、清晰的DNA谱带。最后可知SCoT新型标记在石蒜属植物中应用效果良好,可为石蒜属植物以后的研究提供基础条件。

舰船单轴旋转激光捷联惯导系统动态初始对准

初始对准的时间和精度是舰船惯导系统的重要指标。针对在不同情况下惯导系统启动的实际工程需求,提出了单轴旋转激光捷联惯导系统的初始对准方案。研究了系统在动基座情况下进行粗对准方法。建立了单轴旋转惯导系统的误差模型,使用卡尔曼滤波的方法实现了系统精对准过程。分别对惯导系统三种不同动态启动条件,设计了不同的对准方案。数字仿真结果表明,经过6h的初始对准,垂向陀螺常值漂移的对准误差在设定值的5.2%以内,垂向加表零偏的对准误差在设定值的1.8%以内。

阶梯气隙结构对U型单相永磁电机自起动性能的影响

针对单相永磁同步电机不能自行起动的问题,采用阶梯气隙结构,使电机静止时在定位转矩的作用下定转子磁场之间存在相位差角,从而实现自起动。利用二维有限元计算的方法,分析阶梯气隙结构对电机电枢磁场和永磁体磁场的影响。针对永磁磁场,利用虚位移法对电机转子在不同位置时的定位转矩进行计算,求得永磁电机的转子初始相位角。得到一系列有关定位转矩、初始相位角与阶梯气隙结构参数之间的关系曲线。利用时步有限元法对U型单相永磁同步电机的起动过程进行动态模拟仿真,通过转速曲线证明了合理的阶梯气隙结构有利于永磁电机实现自起动。

电容起动式单相电机起动电容的计算

以等效电流法为基础，推导了电容起动式单相电机主、副绕组为任意空间角度时，起动转矩及品质因数的计算公式。本文用直接法中一维寻优的黄金分割方法，求出了使起动转矩或品质因数达到最大时的起动电容值。

U型铁芯单相永磁同步电动机起动特性

单相电源难以产生旋转磁场,是否具有自起动性能成为电动机设计的关键技术问题.针对该问题采用基于电动机磁场有限元分析的方法,对比分析了具有不同气隙结构U型单相永磁同步电动机的定位转矩,得出采用不均匀气隙和定子铁芯表面不对称开槽产生起动转矩的方法.结果表明,对于定子铁芯内圆不同半径构成的不均匀气隙,不对称程度越大,起动能力越强;对于定子铁芯表面开槽的不均匀气隙结构,气隙越小,起动能力越强.应用M atlab软件对起动特性进行了动态仿真,通过对一台定子铁芯表面开槽U型单相永磁电动机进行的起动试验,验证了理论分析与仿真结果的正确性.

U型单相自起动永磁同步电机参数计算与起动特性分析

为了使U型单相永磁同步电机实现自起动,气隙采用非对称形式。文中基于二维有限元法对电机绕组电感、磁链和定位转矩进行了计算。在此基础上,针对所建立的动态数学模型,用龙格库塔法对空载起动过程进行了动态仿真计算,得到该电机电流、转矩和转速曲线。同时讨论了电源合闸角、转子初始相角、磁链和负载转矩对电机转速和旋转方向的影响。本文所论述的工作为该电机的进一步理论研究与优化设计奠定了基础。

三绕组串联式高效单相感应电动机瞬态性能

三绕组串联式高效单相感应电动机三个定子绕组串联连接,并与两个电容器连接,可以实现在单相电源下接近对称运行。与同容量普通单相感应电动机相比,具有体积小、效率高的特点。本文从对称分量法和该电机的定子绕组电路结构出发,推导了电机对称运行条件,建立了a-b-c坐标系下的瞬态数学模型。利用该仿真模型分析了电机的动态性能,研究了电容参数对该电机起动时间、转速和转矩波动的影响,为今后该类型电机的设计提供了重要的参考依据。对该电机及具有相同输出功率的三相感应电动机进行了对比试验,试验结果验证了仿真模型的正确性。为提高电机起动性能,提出了双电容起动电路,通过仿真验证了其起动性能。从节约电机生产成本和简化起动电路的角度出发,提出了单电容起动电路,并通过仿真和试验验证了其可行性。