场路耦合法计算同步发电机定子绕组内部故障的暂态过程

用多回路方法虽然已经基本解决了同步电机内部故障的稳态计算问题,但故障后电机铁芯的各处存在着不同程度的饱和,这会影响到计算的准确性。而对内部故障的暂态计算,饱和因素的影响更严重,因为在内部故障的过渡过程中饱和程度也会随时间而变化。该文将电机电磁场的有限元计算与多回路方法相结合,建立了定子内部故障的场路耦合的数学模型,在此基础上对同步发电机三相突然短路和定子绕组的各种内部故障等进行了暂态仿真,考虑了磁极形状、齿槽影响、铁心的饱和和涡流等因素。计算结果与实验波形基本吻合,证明了该数学模型的正确性。

基于场路耦合法的大电流互感器屏蔽绕组分析

大电流互感器通常工作于强杂散磁场环境,必须采取有效措施来保护其不受外界电磁干扰。屏蔽绕组作为一种新颖的屏蔽方式,在大电流互感器中得到了广泛的应用。该文以25000/5A电流互感器为研究对象,利用基于场路耦合的方法来建立大型发电机组用电流互感器的三维有限元仿真模型和统一的场路耦合数学模型,在此基础上计算其屏蔽绕组中的电流；通过比较等效磁势法和降流回路法仿真计算结果与试验测量数据,证明了3D有限元仿真模型的正确性；最后,依据上述模型分析屏蔽绕组抗具有电磁干扰的良好效果。

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响,提出了一种永磁电机控制系统设计新方法,该方法基于永磁同步电机(PMSM)数学模型,建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型,通过场路耦合法进行协同仿真分析,仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统,实验结果与仿真结果完全吻合,表明该设计分析方法的正确性,为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.

无刷直流电机系统场路耦合法设计实验研究

针对无刷直流电机的工作特性,在电磁设计基础上,提出一种基于场路耦合法的无刷直流电机系统分析与设计方法。该方法建立在无刷直流电机电磁场有限元分析模型和电气控制系统模型基础上,即通过电磁场与电气系统的耦合协同仿真分析,精确设计无刷直流电机系统。在此基础上建立了对应的实验系统。实验结果与分析结果一致,表明该分析设计方法的正确性和可实现性。

基于场路耦合法计算爪极发电机输出功率和效率

爪极发电机磁场呈典型的三维分布,需用三维数值方法计算。文章采用三维瞬态有限元法计算爪极发电机电磁场,得到各项铁耗;采用场路耦合法计算,得到了额定负载时电励磁爪极发电机的效率,并且得到了电励磁、混合励磁爪极发电机的最大输出功率。电励磁爪极发电机输出性能实测值与计算值的一致性验证了计算结果的有效性。

多截面场路耦合法和解析法对比分析水轮机定子线棒4种换位下的环流

针对定子线棒三维建模和求解的耗时性以及磁场求解的复杂性,在满足计算精度同时避免庞大的计算量的情况下,分别采用解析法和多截面场路耦合法分析了0°/360°/0°全换位、不足换位、空换位以及延长换位等4种换位,计算了定子各根股线的感应电动势、环流和损耗,给出了两种方法求得的感应电动势对比图、环流对比图和损耗对比图。计算结果表明:全换位的环流抑制效果最差;多截面场路耦合法与解析法计算结果相差很小,同时多截面场路耦合法在正确模拟漏磁场的基础上具有计算公式简单、过程清晰、计算量小、精确度较高等优点。

基于场路耦合法变压器内部故障仿真分析

作为电力系统中重要的电力设备之一,电力变压器的安全稳定运行对整个电网的可靠供电起着至关重要的作用。近年来,变压器的内部故障依然是一种常见的、破坏性很强的故障。因此正确的分析研究电力变压器的常见内部故障对于电力变压器的保护有着重要的作用。本文利用有限元法,基于场路耦合模型,以变压器作为研究对象,针对变压器的内部故障进行仿真分析,为促进变压器内部故障的深入研究及变压器保护技术的完善与提高做一些基础工作,为从事相关课题研究提供一定的参考。

基于场路耦合的永磁同步电机联合仿真研究

场路耦合法能将电机本体有限元模型和控制策略模块整合为一个有机整体,对调速系统实现运行状态的综合分析.由于在电机设计应用中罕有对场路耦合法系统化、流程化的研究与归纳,因此,该文提出了一种基于场路耦合法下永磁同步电机调速控制系统的全套建模和联合仿真的方法.分别利用ANSYS Maxwell、ANSYS Simplorer、Matlab/Simulink建立内置式永磁同步电机的有限元模型、驱动电路模型和控制策略模块,并将三者组合成场路耦合模型实现了在三平台下的联合仿真.通过仿真实验验证了场路耦合联合仿真模型在满足仿真结果的精度和准确性的要求下为调速系统的进一步扩展研究和分析提供了可能性,为后续永磁同步电机本体结构的优化研究和完善调速系统控制策略设计提供了技术支撑.

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明:场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。

单相整流变压器场路耦合分析

为精确地计算单相整流变压器参数及不同工况下铁心损耗、绕组铜耗,提出一种基于变压器有限元模型与整流器电路场路耦合联合仿真的方法。该方法既可考虑变压器磁路饱和、集肤效应、端部效应的影响,又可考虑整流器脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波带来的高次谐波影响。通过仿真与实验对比分析,场路耦合联合仿真结果与50 kVA单相PWM整流器实验结果的偏差在5%左右。在机车大功率牵引变压器优化设计中,场路耦合联合仿真的应用可以缩减开发时间和研发成本。

开关磁阻电机驱动系统场路直接耦合的数学模型

通过提出开关磁阻电机驱动系统 (SRD)的电压源等效电路 ,并引入开关函数来反映各控制参数的影响 ,解决了开关磁阻电机磁场所满足的泊松方程和驱动系统电网络方程之间的耦合问题 ,建立了SRD系统场路直接耦合数学模型。该文所建模型已成功运用于四相SRD系统的多相运行研究 ,计算结果与试验结果基本吻合 ,为SRD一体化研究奠定了基础。

永磁同步电机无位置传感器运行场路耦合分析

为精确设计基于凸极跟踪的无位置传感器控制系统,在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出一种基于场路耦合法的永磁同步电机无位置传感器控制系统分析与设计新方法。该方法建立在永磁同步电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向的无位置传感器控制系统模型上,通过场路耦合法进行协同仿真研究,仿真结果可精确反映无位置传感器运行性能和高频电压信号激励下永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性。在此基础上建立了与仿真系统完全对应的实验系统,实验结果与仿真结果一致,表明该分析设计方法的正确性和可实现性。

三相电力变压器的场路耦合模型及突发短路过程计算

电力变压器在电网中运行,受到电网电压约束,分析其突发短路时的电磁过程,一般需要采用场路耦合的方法。T法具有求解变量少、计算代价小的优点,引入绕组的耦合电压项后,可用于电力变压器的计算。本文建立了三相变压器基于T-T0-W表述的场路耦合三维有限元模型,通过考虑变压器绕组的不同联接方式及多种负载情况,对变压器在不同短路情况进行了计算、分析。结果表明,在复杂短路过程中的短路电流可能超过突发三相短路时的最大电流。

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。

直线电机瞬态特性的场路耦合分析法

运用磁网络法，进行了单边直线感应电动机的性能分析。提出了此种电机的磁网络模型，由电磁场方程导出了磁网络的参数，从而考虑了直线电机边端效应、绕组不对称分布等结构特点。场路耦合及机电耦合法的运用，使文中提供的分析模型更接近实际情况。

二维电磁场—路耦合仿真软件的开发与应用

文中详述了一种二维瞬态电磁场与任意拓扑电路耦合仿真的原理及相应仿真软件的开发过程。根据直接耦合的思想,电路中的每个部件都视作一个有限元单元,而电路区域与电磁场区域通过细导线单元或粗导体单元联系起来,可实现任意拓扑电路与二维瞬态电磁场的耦合计算。文中详述了每种类型单元的单元方程的推导过程,并给出了单元刚度、质量和载荷矩阵的具体形式。为验证所开发软件的正确性,将其应用于一台7.5 kW永磁电机空载、正弦电流激励及PWM电压激励下的特性仿真,并与实测值进行了对比,验证了所开发软件的正确性。此外,通过对比正弦电流激励下和PWM电压激励下的计算损耗与实测值,证明了在永磁电机损耗计算中考虑PWM谐波电压影响的重要性。

非晶合金牵引整流干式变压器漏磁场分析和短路阻抗计算

本文中作者利用三维有限元场-路耦合法,对变压器几种不同的运行工况下的短路阻抗、各并联支路电流分布进行了计算与验证分析。

变压器三维瞬态电磁场研究

对电压源激励的三维瞬态电磁场进行了研究，给出基于A－■－A法的三维场路耦合电磁瞬态计算模型，对一240000kVA电力变压器突发短路瞬态过程进行了实例计算。

大容量移相整流变压器电流分布与短路阻抗的数值计算

利用场-路耦合法对大容量移相整流变压器建立了三维漏磁场计算模型和对应的等效电路,并对几种不同运行工况下的短路阻抗、各支路电流分布等电磁特性参数进行了数值计算与验证分析,由此得到了整流变压器在非对称运行工况下的电流分布规律和若干指导产品设计的应用结论,为移相整流变压器的设计提供了可靠的分析手段。

电容器组串联用干式半铁心电抗器磁场分布特性的研究

采用场路相结合的方法分析和计算干式半心电抗器的磁场分布规律。首先,利用有限元磁场计算结果求解出干式半心电抗器各并联支路线圈自感及支路线圈间的互感;然后,采用相量法求解出正弦电压激励下各并联支路的电流;最后,采用有限元法建立了干式半心电抗器在电流激励下的轴对称磁场计算模型;分析和计算了铁心对电抗器磁场分布规律的影响,为干式半心电抗器的设计和研制提供了理论依据。