气隙静偏心故障对永磁风力发电机定子绕组振动的影响

端部绕组振动是导致绝缘磨损和退化的关键因素之一,综合分析永磁风力发电机气隙静偏心故障前后定子端部绕组的振动特性。首先,推导正常情况和气隙静偏心故障下的气隙磁通密度,得到端部绕组的电磁力表达式;然后,基于电磁-结构耦合模型,得出绕组电磁力、应力应变等力学响应特性;最后,实测3 kW故障模拟发电机在正常和气隙静偏心故障情况下的定子绕组振动响应。实验结果与理论分析、有限元计算结果基本吻合。结果表明:气隙磁通密度随偏心程度的增加而增大(气隙减小处),随偏心故障加剧端部绕组电磁力/振动增大,绕组电磁力/振动以偶倍频为主。另外,直线段绕组和端部绕组的连接处为振动磨损危险位置。

基于局域共振型声子晶体塔筒结构海上风机减振特性研究

针对海上风机的振动控制问题,提出一种局域共振型声子晶体塔筒结构,基于周期结构的Bloch定理,采用有限元法计算该结构的能带结构、特征模态所对应的位移场以及相应有限周期声子晶体塔筒结构的振动传输曲线,对其展现出的带隙特性进行分析。基于局域共振带隙的形成,研究声子晶体塔筒结构的振动控制问题,可将其应用于不同海洋环境中海上风机特定频率的减振。得出声子晶体塔筒结构在xy平面内与z方向上受激励时的振动传输曲线,选取两者在特定频率下的结构位移图分别进行分析,计算出非理想化声子晶体塔筒结构在xy平面内与z方向上受激励时的振动传输曲线并加以对比。研究各参数对声子晶体塔筒结构带隙衰减频段的影响规律,通过合理调整设计参数,可以实现结构特定范围内的低频隔振,证明其在复杂海洋环境中海上风机减振方面具有很好的应用前景。

气隙偏心对同步发电机定子绕组温升特性的影响

为了分析同步发电机气隙偏心对定子绕组的铜耗及温升的影响规律。首先理论推导了正常情况和偏心下的磁通密度及相应的铜耗,分析了绕组的温升特性;然后建立了CS-5型故障模拟发电机的三维有限元模型,计算得到了发电机在不同负载和不同故障程度下定子绕组的铜耗和温度变化规律;最后在CS-5型故障模拟发电机上对定子绕组温度进行了实测,所得实验结果和仿真数据与理论分析结论基本一致。研究发现:定子绕组直线段温度高于端部温度;定子绕组的铜耗和温度在气隙偏心工况下均高于正常情况,且随着偏心量和负载的增加呈现升高趋势;在静偏心下靠近小气隙一侧的绕组温度高于其他部位。

不同布置形式平单轴光伏支架颤振性能研究

对1V和2V两类不同布置形式平单轴光伏支架开展缩尺比为1/6的弹性悬挂节段模型测振风洞试验,研究了倾角(-60°~60°)、阻尼水平和光伏组件之间有无间隙对结构颤振性能的影响.结果表明:1V在-30°~30°倾角下发生明显的扭转颤振,2V在±10°、±20°和±30°时发生明显的扭转颤振;对于两类支架,结构颤振临界无量纲风速随倾角绝对值的增大先减小后增大,最大差值超过3.87倍(1V)和2.45倍(2V),且相同工况下,负倾角颤振性能优于正倾角;建议选择0°作为结构大风保护角度;1V和2V结构颤振性能随阻尼比的增大而提升,但和2V相比1V颤振性能提升对于阻尼比更不敏感;光伏组件之间的间隙对结构颤振性能基本无影响.

升力体缝隙模型红外测热试验及分析

针对升力体缝隙模型在中国空气动力研究与发展中心的Φ0.3 m高超声速低密度风洞中开展了红外测热试验,试验马赫数12、总温668 K、总压4.731 MPa、攻角0°和35°,获取了模型的红外热图结果,并开展了相应的数值仿真分析。在此基础上,研究了选取不同帧次的红外热图进行数据处理对热流密度结果的影响,分析了缝隙干扰引起的热流密度增量。结果表明:投放后模型抖动对数据处理存在明显影响,建议在数据处理中采用模型投放稳定后(约1.2 s)的红外热图结果;“T”字型缝干扰区的热流密度增量需要引起重视,攻角35°情况下的峰值热流密度能达到无缝隙时热流密度的8倍以上;红外测热试验数据与CFD数据吻合较好,两者仅在很小的峰值干扰区域存在差异。下一步需要在CFD建模倒角处理、红外方案优化等方面开展工作。

考虑气隙偏心时短路因素对发电机端部绕组振动的影响

端部绕组振动是导致绝缘磨损和退化的关键因素之一,因此对同步发电机在转子匝间短路下的端部绕组振动特性进行了研究。不同于以往,该研究不仅考虑了转子匝间短路程度,还考虑了转子匝间短路位置和气隙偏心程度对端部绕组振动的影响。首先理论推导得出定子端部绕组的受力表达式;然后基于电磁-结构耦合模型得到了绕组电磁力及其力学响应特性,如变形、应变和应力;最后在CS-5故障模拟发电机进行试验验证。试验结果与理论分析、有限元计算结果基本一致。结果表明,转子匝间短路会给绕组电磁力带来额外的50 Hz(基本频率)、150 Hz和200 Hz的谐波。随着气隙偏心程度/转子匝间短路程度/短路位置与大齿之间距离增大,端部绕组电磁力/振动加剧。此外,复合故障对端部绕组振动影响更为严重。在定子绕组电磁力作用下,定子绕组鼻端部位为最大变形位置,同时绕组直线段与端部的连接处易发生绝缘磨损,在制造及后期维护中应重点关注。

养血祛风方对抽动障碍大鼠纹状体GAP-43表达影响的研究

目的:观察养血祛风方对抽动障碍(Tic Disorders,TD)大鼠行为学特征与纹状体GAP-43和多巴胺受体D1/D2 (DRD1/D2) mRNA表达的影响,探讨其对TD大鼠纹状体突触可塑性影响。方法:采用亚氨基二丙腈(IDPN)复制TD大鼠模型,按随机数字表法将TD模型大鼠分为模型组、西药组及低、中、高剂量中药组,每组各8只,另取8只健康SD大鼠做空白组;给药组TD大鼠予以相应药物灌胃,空白组及模型组则予以等量生理盐水。从刻板运动方面对各组大鼠行为学特征进行评估和比较;持续灌胃8周后,取大鼠纹状体,采用免疫组化SP法检测GAP-43表达水平。结果:刻板运动测试显示大鼠模型能良好模拟TD的特征性行为变化,中药组及西药组刻板运动评分均不同程度低于模型组(P <0. 05)。各组GAP-43表达水平比较,差异具有显著统计学意义(P <0. 001)。其中,模型组GAP-43表达水平明显低于空白组及各给药组(P <0. 05);而各剂量中药组GAP-43表达水平均高于西药组(均P <0. 05);不同剂量中药组之间比较,高剂量组和中剂量组GAP-43表达水平均较低剂量组明显增高(P <0. 05)。结论:养血祛风方可通过上调GAP-43表达水平,在TD大鼠纹状体突触重塑方面发挥正向调节作用。

基于局部放电的水轮发电机定子绕组层间间隙放电的检测与分析

为提高绕组层间间隙放电故障诊断的可靠性,以水轮发电机定子绕组为试验对象,研究了通过局部放电诊断层间间隙放电时的影响因素。首先通过离线试验、在线试验、模拟试验方法获取绕组多放电源叠加时的层间间隙放电局放特征,然后通过线棒模拟电气传导衰减,结合发电机绕组结构、检测距离,分析检测距离对检测结果的影响。结果表明:绕组层间的间隙放电有独立特征,在其PRPD模式图中脉冲分布呈悬浮状且具有对称的正负极性,脉冲峰值位于45°和225°前后,两相中一相的正负极性脉冲峰值同时向右偏离45°和225°,另一相的正负极性脉冲峰值同时向左偏离45°和225°;当绕组结构不同时,放电间隙分布和汇流环长度也不同,由此造成的检测距离差异对局部放电信号幅值检测结果有较大影响,如果只考虑电气传导,检测距离每增大1 m,局部放电幅值平均衰减约10%,当只有距离较近的一相能检测到间隙放电时相间分析方法失效;即使绕组中同时存在多个放电源和间隙放电也可以通过间隙放电PRPD模式图的悬浮特征识别层间间隙放电;检测量程对局部放电模式识别有影响,当大量程全局图谱完整但局部模式相互重叠时无法识别具体故障,当小量程全局图谱不完整但局部模式图清晰时可识别具体故障。

风能接入电机气隙磁链定向矢量控制技术

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r矢量变换得到旋转坐标系下电机的数学模型;对气隙磁链定向矢量控制技术进行研究,设计电机电流电压混合磁链观测模型,实现对电机转矩与磁通的独立控制;以双Y移30°六相同步电机为例进行仿真分析。结果表明:所提技术在电机空载启动与突加负载时具有较好的稳态性能和动态性能,解决多相电机控制的非线性和耦合性,提高模型的通用性和快速性。

双馈异步风力发电机气隙静偏心下电磁转矩特性分析

本文对双馈异步风力发电机气隙静偏心故障下的电磁转矩波动特性进行了综合分析。首先,推导正常和气隙静偏心工况下气隙磁密,然后得到正常和静态气隙偏心条件下电磁转矩的解析表达式,最后,对双馈异步发电机进行有限元计算。有限元计算结果与理论分析基本吻合。结果表明,气隙静偏心故障会使气隙磁密的空间阶次发生改变,但频率成分不会发生变化。此外,电磁转矩各谐波频率成分幅值也增大,其中,485Hz、585Hz和685Hz的高次谐波增幅最为明显。

高速轴向磁通永磁电机环形绕组电感计算

高速轴向磁通永磁电机在小功率发电机组上有潜在应用前景。为消除齿谐波,高速轴向磁通电机一般采用无槽铁心和环形绕组结构。为了研究该绕组的电感,采用磁势法和绕组函数法给出了该绕组的电感解析表达式,能计入绕组基波和谐波对电感的影响。采用有限元方法验证了电感解析解的正确性。给出的结论对高速轴向磁通电机的后续稳态、瞬态分析提供了理论参考。

基于置信间隙决策的输电网络不确定性最优传输切换

最优传输切换(OTS)是一种应用较为广泛的通过改变网络拓扑结构提高输电网络灵活性的控制机制。然而,输电网络中往往存在不确定风电及负荷需求,这使得常规最优传输切换方案无法达到预期效果。为此,提出将置信间隙决策理论(CGDT)应用于寻求不确定条件下的鲁棒最优传输切换方案。该文分别采用高斯混合模型和正态分布对风电出力及负荷需求预测误差的概率分布函数进行拟合,将不确定性纳入最优传输切换,并以总发电成本最优为目标,建立了基于置信间隙决策理论的输电网络最优传输切换鲁棒优化模型。采用改进的IEEE 24节点系统进行仿真实验,结果表明,使用所提方法求取的最优传输切换方案具有较强的鲁棒性。

电动汽车用绕组切换型永磁同步磁阻电机设计与分析

永磁同步磁阻电机结合了永磁同步电机和同步磁阻电机的优点,广泛应用于电动汽车,是电机领域的一大研究热点。分别采用辐式磁极和V形磁极设计了两台永磁同步磁阻电机,每台电机都设计了可串、并联切换的电机绕组,以进一步拓宽电机的调速范围。为减小转矩脉动,电机采用不均匀气隙。分析了两种转子电机在定子绕组串、并联模式下的交、直轴电感的特点,以及不均匀气隙对电机性能的影响。研究表明V形磁极电机较辐式磁极电机具有更大凸极率,在电机串联运行时可以获得更大的磁阻转矩,合理的不均匀气隙可以改善电机的性能。样机测试结果验证了上述分析的正确性。

考虑合作博弈的风–光–液态空气储能集群日前市场不确定性优化方法研究

风光储集群既可以发挥风光发电时空互补性,同时,储能又能平抑系统波动,这些优势使得风光储集群越来越多的集成到电网中.然而,集群内风光的波动性,集群外市场电价、系统负荷的不确定性,都给集群可靠和经济运行带来了挑战.针对这些问题,本文提出了一种考虑多重不确定性,基于合作博弈的风–光–液态空气储能集群优化方法.首先,文章建立了基于合作博弈的集群分配模型,设计了集群各参与者的多种合作方式和收益分配方案;其次,针对风、光、日前市场电价以及负荷不确定性风险约束,本文建立了基于信息间隙决策理论的风险规避型和机会寻求型两类集群运营商的优化运行模型.最后,仿真结果表明,相较于独立运行,基于合作博弈的集群运行增加了总收益和个体收益.构建的可适应两种偏好的最优购电及能源调度方案兼顾鲁棒性和经济性,可为集群运营商进行集群能量管理提供参考依据.

风电机组基础脱开面积和接触应力计算方法探讨

对于高耸结构在极限工况下对基础底部脱开面积,目前各个规范均有控制要求,但均未给出确定的计算方法。这对于工程师设计基础而言颇为不便。以方形基础为例,基于半平面接触应力理论和线弹性应力分布假设,分别推导和对比了基底脱开面积和接触应力的不同计算方法。类似地,以圆形风电机组基础为例,分别基于半空间接触应力理论和线弹性应力分布假设,也做了分析和对比。脱开比例限制和计算公式可作为实际工程设计分析的参考。

汽轮发电机动偏心与定子短路故障特性研究

为在发电机发生故障时进行快速定位达到减少维修时间的目的,针对汽轮发电机动偏心、定子绕组匝间短路及复合故障下的气隙磁密、定子绕组电磁力进行理论解析和仿真研究。首先,分别对各状态下的气隙磁密、定子绕组电磁力进行理论解析;然后建立汽轮发电机各状态下的模型,进行仿真求解计算。结果表明,故障状态下的气隙磁密、定子绕组电磁力特征可以为汽轮发电机转子动偏心故障、定子绕组匝间短路故障及复合故障诊断提供参考。

基于匝数气隙双分段的改进绕组函数解析分析方法

可变磁阻旋转变压器由于其耐高温、受机械振动影响小、结构简单等优点广泛应用于恶劣工作环境的转子位置检测。此前工作提出了一种内定子变磁阻旋转变压器径向集成在永磁同步电机中的混合双定子电机结构,并采用改进绕组函数法(Modified winding function approach,MWFA)对其磁场分布和电磁参数进行解析分析。然而,解析计算得到的气隙磁通密度在槽开口处与有限元分析结果相比仍存在偏差。为此,提出分段绕组函数法(Segmented winding function method,SWFM),通过考虑磁场和绕组的实际分布,对气隙和线圈匝数函数进行分段处理,进一步提高解析计算结果的精确性。利用该方法计算气隙磁通密度和励磁绕组自感,并将SWFM和MWFA结果与有限元分析进行对比,验证所提方法的有效性。

高频电感器线圈损耗分析与交错气隙布置

通过对高频电感器线圈损耗的详细分析 ,发现电感器的旁路磁通会在线圈上引起额外损耗。在此基础上 ,提出一种新型气隙设计方案与铁心结构。在该结构下 ,铁心的气隙沿铁心柱交错布置 ,减少了穿越线圈窗口的旁路磁通。与通常的EE、EI型铁心电感器相比 ,它有效降低了线圈损耗。

车厢间风挡形式对高速列车气动性能的影响

以3节车厢组成的CRH380型列车简化模型为基础,在速度分别为360、420、500km/h的条件下,研究车厢间7种风挡形式对各车厢和车厢连接处气动性能的影响。对比分析结果表明:车厢间风挡形式对车厢的压差阻力和黏性阻力影响不大;上下风挡比侧风挡对车厢的升力影响更大;车厢间采用全风挡与采用典型风挡相比,前者车厢连接处的气动阻力约为后者的7%,而无风挡的车厢连接处的气动阻力约为其50%;若车厢间采用上下和两侧闭式风挡,则车厢连接处的压差阻力约为典型风挡的30%。综合考虑气动性能和工程易实现性,采用上下和两侧闭式风挡形式更适用于高速列车。

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。