永磁电机电枢反应电抗的研究

针对永磁同步电机的电抗参数的变化规律进行研究。介绍并完善等效交直轴磁路法,对不同功率,不同磁路结构的永磁同步电机进行电抗参数的计算,根据计算结果总结电机电抗参数随内功率因数角的变化规律,以及与磁路结构的关系。对多台电机进行电抗参数的测试,在测试过程中对电压积分法进行完善,使得测试方法更为准确,并将测得数据与计算数据进行对比。

理解同步电机理论中“没有交轴电枢反应就没有机电能量转换”论断的五种方法

交轴电枢电流代表交轴电枢反应。交轴电枢电流是空载电势的有功电流;没有交轴电枢反应,就没有电磁功率,更没有机电能量转换。现提供五种理解这一点的方法,分别是:BLI法、磁极相互作用法、磁场扭斜法、有功分量法、功角特性+相量图法。

考虑开槽的分数槽集中绕组永磁同步电机电枢反应磁场解析计算

从单个线圈产生的磁场出发,借助单元电机的概念,研究三种不同极槽配合下的单元电机电枢反应磁场的空间分布规律,由单元电机磁场分布矢量图得到单元电机电枢反应磁场的解析表达式;利用复数气隙比磁导,将开槽对电枢反应磁场的影响考虑在内;通过将解析法计算结果与有限元计算结果进行对比来验证解析表达式的准确性;并分析了不同极槽配合电机的电枢反应磁场的谐波成分和开槽对谐波成分和幅值的影响,得出定子开槽主要引起某些谐波分量幅值的变化。

具有电枢反应非线性不确定性的直流电机速度鲁棒跟踪控制研究

该文针对电枢反应引起的非线性不确定性及具有参数变化和负载扰动的直流电机速度跟踪控制问题,构造了一个适当的增广被控对象,将其转化为一标准设计问题,设计了速度控制系统的鲁棒状态反馈控制器,进而利用二自由度鲁棒跟踪设计方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果表明,该文所设计的速度鲁棒跟踪控制系统,不仅对于电机的非线性不确定性有较好的控制效果,而且可以有效地抑制电机负载扰动的影响。

集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算

基于深槽集中绕组的结构特点,采用镜像法,建立了适合集中绕组无刷电机的电枢反应求解模型。充分考虑电机齿槽影响,给出了电枢反应磁场的解析表达式,对不同控制方式下的电枢反应分别作了研究,并在此基础上推导了电机绕组电感的通用求解公式,从而为集中绕组无刷电机的参数设计和特性分析提供了理论依据。样机实验表明,其具有很好的工程适用性,理论计算与实测值吻合。

表面式永磁无刷电机电枢反应磁场半解析法

半解析法分析表面式永磁无刷电机电枢反应气隙磁场。求解区域分为气隙和槽形区域,气隙磁场用解析法求解,槽形区域用差分法计算。两区域含共有部分,共有部分的磁场计算结果可作为另一场域的边界条件。定子开槽以及槽内电流都能以实际情况表示,实例计算与有限元法计算结果吻合较好,计算值与测量值较为一致,证明了方法的正确性。

电励磁双凸极发电机的电枢反应对外特性的影响分析

针对电励磁双凸极发电机(WFDSG)电枢反应较为复杂,带载后的电枢反应既有增磁作用又有去磁作用,导致磁链和电枢电流的波形严重畸变,不利于电机工作特性分析的情况,提出从磁能的角度分析电机工作特性的方法。根据双凸极电机的机电能量转换过程,在三相不控全桥整流发电方式(DSG2)下,针对1台12/8极电励磁双凸极发电机,分析在不同负载情况下磁链和电枢电流的变化特点和规律,从磁能的角度分析并揭示电机电枢反应作用对电机外特性的影响;分析双凸极发电机的功率流,根据仿真和实验数据进行磁能面积核算。核算结果表明,仿真和实验结果的误差在11%之内,验证了磁能分析方法的正确性。

转子磁分路混合励磁同步电机电枢反应磁场与电感特性研究

提出转子磁分路混合励磁同步电机(HESM)的优化结构,探讨了磁场分布特性。通过与永磁同步电机(PMSM)的对比分析,研究了该电机的电枢反应磁场和电感特性。励磁绕组与磁分路结构的引入对该电机电枢反应磁场特性影响显著。电感特性由主磁路和磁分路的饱和程度共同决定,受到励磁电流和电枢电流的影响。在此基础上,分析了电感特性对其电动运行的影响,评估了永磁体的不可逆退磁风险。对比研究了一种新型HESM拓扑结构以研究结构变化对电感特性的影响。最后,研制了24k W转子磁分路HESM原理样机,三维有限元仿真与实验对比验证了其同步电感的变化规律。

基于IGCT三电平多相同步电动机调速系统的电枢反应

多相同步电动机的电压矢量、电流矢量及其相关参数众多,使得多相同步电动机的调速控制比普通三相电机的控制复杂得多。本文对自主研制的基于IGCT(集成门极换相晶闸管)的1MW、十二相三电平同步电动机调速系统进行了试验研究,分析了调速系统采用电流滞环控制方式下产生的电压和电流波形;并采用二维有限元法计算了电机运行时的电磁场,研究了多相电机电枢反应对电机磁场、相反电动势的影响。试验验证了理论分析的正确。

旋转整流器式无刷交、直流发电机谐波电枢反应研究

同步发电机带整流负载后 ,三相电枢绕组电流将出现谐波分量 ,其大小及成分与负载状况以及整流器的型式相关。发电机励磁绕组电流中也出现相应的谐波分量 ,即谐波电枢反应。谐波励磁电流形成的磁场在电枢绕组中感应谐波电势 ,发电机相电压波形产生畸变。对于航空无刷直流发电机 ,其主发及励磁机均为带整流器的同步发电机。主发的谐波电枢反应将耦合到励磁机 ,从而在励磁机的电枢及励磁绕组中 ,除自身谐波电枢反应引起的谐波分量外 ,还有新的谐波分量出现 ,其大小及频率与两级电机的极对数以及主发的工作状态有关。设置阻尼绕组可有效减小谐波电枢反应对磁极的影响。利用谐波电枢反应可实现励磁机、旋转整流器故障的监测与判断 ,也可用来判断未知无刷发电机中旋转整流器的型式和励磁机的极对数。本文可为无刷交、直流发电机的设计和维护提供理论依据。

基于子域叠加模型的表贴式永磁电机电枢反应磁场分析

准确计算表贴式永磁电机的磁场分布是进行电机设计和电机优化的关键。本文建立了表贴式永磁电机的子域叠加模型,通过解析法计算了电机的电枢反应磁场的分布,将电机槽子域分为通电槽和非通电槽,求解单槽通电下的泊松方程和拉普拉斯方程得到其电枢反应磁场,再叠加计算出三相电流下的电枢反应磁场。子域叠加模型简化了激励方式,减少了求解变量的数目,降低了求解的难度。以一台12槽表贴式永磁电机为例进行计算,并将解析法结果与有限元分析的结果进行比较,验证了本文提出方法的可行性和正确性。

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。

永磁同步电动机电枢反应电抗计算

根据表贴式永磁同步电动机和内置式永磁同步电动机的结构特征,以电机学、等效磁路模型、双反应原理以及有限元方法为理论基础,提出了电机直轴和交轴的电枢反应电抗的计算方法。并结合实例,采用有限元法和磁路解析的方法,对不同转子结构电机的电枢反应电抗进行了计算,并将两种计算方法得到的结果进行了比较,验证了该方法的正确性。

无刷电机中电枢反应对换向电动势相位的影响

分析了电动势换向无刷直流电动机中电枢反应对换向电动势信号相位的影响 。

混合励磁双凸极发电机的电枢反应

阐述混合励磁双凸极发电机(hybrid excitation doubly salient generator,HEDSG)的结构,建立了并列结构HEDSG的数学模型。利用有限元分析软件Ansoft对电机永磁(electro-magnetic,PM)和电励磁(electro-magnetic,EM)部分的电磁参数采用先分别计算、后叠加合成的分析方法,对并列结构HEDSG空载时不同励磁电流下的电感、电势与发电机整流输出电压进行了仿真计算与分析,并结合实验得出了发电机的空载特性。在此基础上,通过对PM和EM部分磁链和电势的仿真计算,对发电机负载下的电枢反应进行了深入分析,从中得出了并列结构HEDSG具有PM与EM双发电、单PM发电以及PM发电/EM电动这3种工作模态,同时结合电枢反应分析求解了不同工作模态之间的边界条件。最后,对并列结构HEDSG的空载特性以及电枢反应的特点进行了归纳总结。

液态金属磁流体发电机电枢反应分析

为研究液态金属磁流体(LMMHD)发电机内部感生电流产生的感应磁场对外部永磁磁路的影响,采用3D有限元法分析了不同感生电流下LMMHD发电机的磁路分布特点、永磁体工作点磁密及工作气隙磁密分布规律,得到了LMMHD发电机电枢反应特性。结果表明,LMMHD发电机内电枢电流产生的感应磁场使工作气隙磁场发生畸变,永磁体产生去磁效应,铁磁部件磁通密度增大、甚至达到磁饱和,磁路漏磁增大;当外磁路已达到磁饱和,电枢反应磁场减小工作气隙有效磁场分量、增大工作气隙端部漏磁,且在工作气隙中间区域产生Y方向磁场分量(电枢电流为X方向)。

永磁无刷直流电动机电枢反应的分析

大功率永磁无刷直流电动机的电枢反应对电机性能影响非常大,不能忽略。本文分析了永磁无刷直流电动机的电枢反应及其对气隙磁场和反电势的影响,指出叠加原理在分析反电势时已不再适用;通过磁场数值分析及实验对比,发现电枢反应使气隙磁场发生的畸变会导致磁路局部饱和,它是影响电机性能的主要因素,并由此提出了在设计中抑制电枢反应q轴分量影响的方法。

不等厚磁极对永磁直流电动机电枢反应的影响

为了研究不等厚磁极结构对永磁直流电动机电枢反应和性能的影响,通过建立瞬态电磁场模型,利用时步有限元法对气隙磁场进行了计算。在此基础上,分析了不等厚磁极对抑制气隙磁场畸变和改善换向的效果。结果表明,采用不等厚磁极可以抑制气隙磁场畸变,减小电位差火化,但并不能降低换向区域的气隙磁密,起不到改善换向的作用。

无刷直流电机的电枢反应及其削弱方法

采用数值计算方法对无刷直流电机的电枢反应作了分析，指出了电枢反应对力矩波动的影响。在讨论了无刷电机的换向原理之后，提出了一种削弱这种影响的新方法。最后用实验证明了这种方法的可行性。

无刷励磁系统谐波电枢反应对电机性能影响

根据谐波电枢反应原理,通过仿真和试验,对无刷励磁系统中的谐波电枢反应进行了研究,结果表明:无刷励磁系统具有自激特性,但不会引起完全自激;谐波电枢反应使三相电枢电压波形发生畸变,但不会改变三相电源的相序;在系统输出的直流测并联滤波电容可抑制高次谐波的含量等。