刮板输送机永磁直驱系统机-电耦合模型仿真与试验

为解决刮板输送机传统异步驱动系统因减速器而造成的传动效率低、故障率高、可靠性低等问题,基于永磁同步电机设计了1套输送量可达1500万t/a的刮板输送机永磁直驱系统,并匹配计算了所需的永磁同步电机功率、转速以及变频控制器容量。根据永磁直驱系统与刮板输送机之间的机-电耦合关系,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建刮板输送机永磁直驱系统的机-电耦合模型,仿真分析了永磁直驱系统在空载启动、满载运行、多边形效应等多种工况下永磁同步电机的输出转速、转矩、三相电流以及刮板链的速度、加速度、张力等动态特性变化规律。仿真结果表明,永磁直驱系统在刮板输送机启动及负载变化时能够快速响应且比较准确,由于减少了减速器的柔性缓冲,电机输出转速与转矩对负载突变响应波动较大;永磁直驱系统的动态响应在突变负载下与突变量成正相关关系,应当从驱动系统控制算法的优化角度出发减小波动,改善其性能;多边形效应影响系统速度控制的稳定性,机头链轮啮合处的链条更易受到多边形效应的影响。搭建小功率永磁同步电机直驱模拟试验台架,将仿真得到的机械负载特性曲线等效处理后通过测功机加载输入,开展了刮板输送机永磁同步电机直驱系统的模拟驱动试验。试验结果表明,台架试验测得的永磁同步电机动态特性曲线与对应仿真试验得到的永磁同步电机动态曲线的变化规律基本一致,从而从侧面验证了笔者所建立刮板输送机永磁直驱系统机-电耦合模型的正确性。

锂电池在机械滥用下的耦合仿真模型研究

随着新能源汽车保有量的增加,因锂电池故障而引起的起火、爆炸等问题引起了各界的密切关注。锂电池在机械滥用下的热失控行为复杂、实验成本高、可重复性低,难以为研究提供有效、完备的数据。因此,利用高置信度仿真模型研究和评估锂电池的安全性能是一种可行的途径。基于Ls-Dyna软件建立了锂电池机-电-热耦合仿真模型。结果表明,该模型能够准确预测电池在受到压痕时的机械响应和电响应,且能合理地模拟电池的温度分布,具有较高的置信度。利用该模型对控制因素(压头半径,冲压方式)进行了研究,并综合分析了相关参数对锂电池安全性能的影响。所获得的结果可为车载锂电池包的设计和安全系统构建提供参考。

基于水-机-电耦合模型的机组励磁优化控制

围绕抽水蓄能机组低水头开机过程励磁系统优化调控问题,建立了包含带调压室的引水系统、非线性水泵水轮机、七阶同步发电机与自并励静止励磁系统的机组水-机-电耦合模型,分析了机组低水头开机运行进入S特性区时系统水-机-电耦合作用动态特性.设计了针对该工况的励磁系统模糊分数阶比例-积分-微分(PID)励磁控制器,引入菌群觅食趋化性-引力搜索算法进行控制参数优化.实验结果表明:相比于传统PID控制系统和自并励静止励磁系统,模糊分数阶PID控制系统可抑制抽水蓄能机组励磁系统在低水头开机进入不稳定区域发生剧烈低频振荡,显著提高了励磁控制品质,且具有较强的鲁棒性.

Electromechanical coupling model and analysis of transient behavior for inertial vibrating machines

A mathematical model of electromechanical coupling system for a planar inertial vibrating machine is built by setting up dynamical equations of discrete systems with a matrix methodology proposed. The substance of the transient behavior of the machine is unveiled by analyzing the results of the computer simulation to the model, and new methods are presented for diminishing the transient amplitude of the vibrating machine and improving the transient behavior. The reliable mathematical model is provided for intelligent control of the transient behavior of the equipment.