Halbach励磁的无刷无铁心被动补偿脉冲电机设计

设计了一种Halbach永磁阵列励磁无刷无铁心被动补偿脉冲电机。从Halbach永磁阵列的原理入手,介绍了该种电机的结构和特点。采用解析计算方法,求解了气隙磁场泊松方程,得到了气隙磁场解析解。利用有限元数值仿真方法,分析了Halbach磁阵列励磁CPA与普通永磁励磁CPA的气隙电磁场分布,得到了决定电机气隙磁场的部分因素,证明了解析方法的正确性,并反映出该设计的可行性和优越性。

直线脉冲电机的闭环控制系统

介绍了一种直线脉冲电机微机控制系统,根据直线脉冲电机的特性和控制要求,采用89C52单片机进行闭环控制和最佳控制,并通过硬件和软件设计,实现对直线脉冲电机的精确定位与调速。

直线脉冲电机(LPM)驱动控制系统的研究

以日本神钢电机株式会社生产的两相混合式直线脉冲电机SLPMU-025A为样机,对直线脉冲电机的驱动控制系统进行了研究;以AT89C51单片机作为控制器,采用专用的恒流细分驱动器,设计制作了驱动控制装置,该装置具备了对样机启停、正反向调速、定位等控制及记录和显示的功能。运行试验表明,该系统性能稳定,结构简单,调试方便,可作为对直线脉冲电机本体进一步研发的配套设备。

时基电路555在脉冲电机上的应用

利用时基电路555的特性,设计保护电路,在塔钟自动控制系统失良的情况下,对脉冲电机实施保护。

小型直线脉冲电机的效率特性分析

以日本神钢电机公司制造的PM型(永久磁铁型)SLPMU-025A为样机,利用等效电路法对其效率特性进行了解析计算。解析结果和实验结果相比较,在v=200mm/s,最大效率为η_m=13.1％,计算误差在17％以内,确认了解析方法的实用性。

等离子脉冲电机的冲击传动系统的分析研究

等离子电机是一种新型、瞬时而高功率的特种电机 ,由于该电机的能源来自于机械能向电能的瞬时转换 ,所以系统的冲击问题成为一个不可避免而又致关重要的问题。本文应用了机电模拟的思想 ,通过电枢回路方程 ,求得电流、电压随时间变化曲线 ,从而找到惯量 J的选取方法 ,导出了转速及转矩随时间变化方程式。本文从静态和动态二方面对系统进行受力分析和计算。通过对系统固有频率的计算 ,找出了避开固有频率的方法。最后从波动学角度 ,对系统的应力波作了浅显的讨论。根据分析计算 。

圆筒型直线脉冲电机静推力特性的研究

本文根据对圆筒型直线脉冲电机的磁场分析导出静推力特性的计算公式。笔者以实验测定值证明计算公式的正确性。同时还对改善支承机构的影响因素进行了讨论。

日本脉冲电机公司开发出新型电机

日本脉冲电机公司在美国的分公司开发出新型电机。这利一新型电机外径25～35mm，能做直线运动。直线运动电机可使用户系统简单化，成本远低于传统的旋转步进电机，驱动电路与后暂相同。新型电机由于使用了球形轴承座和结实的电机外壳，因此耐用，寿命长；同时还使用了特殊的螺纹以及含稀土钕磁体转子，使得电机能够提供高的效率和大的驱动力。

感应子脉冲发电机容性整流系统瞬态特性分析

基于放电电感模型全面地分析了感应子脉冲发电机容性整流系统的瞬态特性,厘清了此整流系统存在的全部四种工作模态。推导出各模态之间的临界电压值,以及换流延迟角度和重叠角度的计算式,建立了瞬态模型,并用阀对阀电路仿真和试验结果验证了所提理论计算的准确性。阐明了电路中各模态对充电过程的作用,分析了电路的等效形式,揭示了充电电压与电机电势(EMF)幅值的设计原理。研究结果表明:电路可以看成直流电源串联一个等效换流电抗和等效瞬态换流电感对电容器充电的形式;整个充电过程中起主要作用的是模态1和模态2;合理的充电电压设置值应介于1.3倍~1.5倍发电机相电势幅值之间。

基于平均值模型的感应子脉冲发电机电容器重频充电系统分析

基于平均值模型对感应子脉冲发电机电容器重频充电系统进行了研究。分析了次暂态磁链在充电过程中的变化规律,以及次暂态磁链的变化对充电性能的影响。仿真和计算结果表明,次暂态磁链在充电过程中逐渐变小。当充电时间与发电机的电磁时间常数相当时,充电过程中次暂态磁链下降会导致充电电压明显降低,因此必须考虑次暂态磁链变化的影响。进一步研究了具有恒流控制功能的励磁电源对充电过程中调节作用的影响,并指出为了降低发电机对绝缘性能的要求,在重频充放电脉冲模式下励磁电流应该采用逐渐上升的方式。

永磁被动补偿脉冲发电机放电电感计算与仿真

永磁被动补偿脉冲发电机的放电过程是一个复杂的电磁暂态过程,对永磁被动补偿脉冲发电机的数学建模存在模型过度简化、原理阐述不清以及计算求解困难等问题。提出了一种考虑电枢绕组尺寸与补偿筒涡流磁场影响因素、基于子域法等效求解的电感计算模型,并对一台样机建立了数学模型以及有限元模型,通过有限元仿真与解析计算结果对比,证明该计算模型相比现有模型精确度更高,适用范围更广,可用于被动补偿脉冲发电机放电过程的解析计算。

补偿脉冲发电机驱动电热化学炮推进系统设计与建模

电热化学炮因需要的电能较小,且与传统的火炮具有相似和延续性,近年来备受关注。通过加农炮口径电热化学炮的参数指标,进行补偿脉冲发电机驱动电热化学炮推进系统的设计与建模。结合补偿脉冲发电机的储能需求,建立电热化学炮系统的电路模型和动力学模型,计算在给定参数下的弹丸出口速度。设计惯性储能电源补偿脉冲发电机,通过联合仿真得出单次发射电机的转速降落,继而计算单次发射的能量消耗和发射效率。结果表明,补偿脉冲发电机驱动电热化学炮系统可使弹丸获得较好的出口动能和理想的发射效率。

双Y移30°脉冲发电机制动系统研究

通过对300MVA脉冲发电机采用不同制动电阻情况的计算,确定了制动电阻的冷却水温升。通过分析得出外接电阻越小其制动时间越短,在小电阻的情况下,其定、转子发热量更优。在采用0.15Ω电阻制动的情况下,300MVA脉冲发电机实际制动波形和计算得出波形基本一致,说明所提出的电气制动计算能够运用于电气制动设计。

空心脉冲发电机剩磁能量回收方法

为了降低空心脉冲发电机的能量损耗与励磁绕组发热,提出了一种具有剩余磁能回收功能的脉冲发电机励磁电路。通过在电容支路设置调节电感,使放电完成后的电容电压反向,迫使晶闸管与二极管关断,以切换电流流通路径来实现剩余励磁能量到电容器中的转移。该电路使用晶闸管作为主开关,电流关断能力强的特点使其在大功率脉冲发电机的应用中具有一定优势。对提出的励磁能量回收电路的工作过程进行了介绍,仿真分析了剩余能量回收对励磁绕组能量损耗和脉冲发电机发热的影响,并对该电路拓扑的工作原理进行了实验验证。结果表明:该电路可以迅速回收励磁绕组中的剩余能量,缩短励磁电流续流时间,减少励磁损耗与能量损耗。仿真与实验结果反映的规律与电路原理一致,表明了该电路方法的可行性。

基于CompactRIO的脉冲发电机励磁控制器设计

为了提高HL-2M脉冲发电机励磁控制系统的控制效率,实现HL-2M高参数等离子体物理实验先进控制,基于CompactRIO嵌入式系统设计了一种兼具励磁调节与脉冲触发功能,可适用于不同脉冲发电机的励磁控制器。励磁调节在RT中执行,在1ms控制周期内实时调节励磁电压实现发电机输出控制,同时检测过压过流故障信号和进行灭磁处理,并可根据需求灵活设置励磁调节方式;依托CompactRIO的可重配FPGA实现同步信号周期检测、同步信号故障判断、双窄脉冲生成等功能;上位机具有控制命令发送/接收、数据传输与解析、数据保存与显示功能;通过TCP/IP协议和共享变量实现励磁控制器内部可靠通讯。搭建小型实验平台进行励磁控制器功能验证,同步信号周期测量误差小于10μs。结果表明:该控制器具有良好的可靠性,满足基本功能需求。

脉冲发电机鲸鱼优化自适应PID励磁控制

针对大惯性脉冲发电机励磁控制问题,提出了鲸鱼优化的自适应PID控制方法。根据脉冲发电机的工作特点和励磁控制的基本要求,从考虑反映发电机参数随转速变化的二阶有名值模型出发,建立了脉冲发电机简化的单输入单输出线性励磁控制系统。对该系统采用基于经典控制理论的PID控制方法,为提高系统的响应时间和控制精度,设计了参数随误差自动调节的参数自适应PID控制。对于参数调整系数的整定,构建了以时间权重误差积分为优化目标,参数调整系数为优化变量的优化问题,并使用鲸鱼优化算法(WOA)进行求解。最后,对控制方法进行仿真,并与鲸鱼优化PID相比,空载起励阶跃响应的上升时间从1.21 s提高到了0.88 s,稳态误差两者相当;负载时,上升时间从2.01 s提高为1.60 s,稳态误差从4.04%降低为1.96%。仿真结果证实了所提方法的有效性。

空心脉冲发电机的电感计算与数学模型

空心脉冲发电机作为一种高功率的脉冲电源,在电磁发射技术、电磁炮、激光武器等领域有着广泛的应用。空心脉冲发电机的结构、设计、控制方式以及工作特性跟常规电机有很大的不同,对该电机的研究主要以理论研究和仿真研究为主,研究手段大都采用有限元法。有限元法的优点是计算精度高,不足在于建模过程比较复杂,计算时间比较长,如果电机的参数发生变化,必须重新对电机进行建模分析。给出了空心脉冲发电机绕组电感计算的一般方法,以一种无补偿绕组空心脉冲发电机为例,建立了该电机的数学模型,根据电机的设计参数计算了电机励磁绕组和电枢绕组的自感及互感,并利用其数学模型对电机的空载以及负载工作特性进行了分析。将解析法的计算结果和有限元法的计算结果进行比较,验证了电感计算方法及数学模型的正确性。

在线频率分析下的300 MVA脉冲发电机高压变频器自适应调速方法

300 MVA脉冲发电机高压变频器自适应调速能力过差会降低发电机组同步控制驱动能力,为了使300 MVA脉冲发电机高压变频器在阶跃负载时能快速、精确地调节至目标转速,提出在线频率分析下的300 MVA脉冲发电机高压变频器自适应调速方法,该方法通过分析300 MVA脉冲发电机工作原理,结合高压变频器技术特点建立高压变频器数学模型,并利用ModBus通信协议建立二线式连接通路,采集实际工况下模型实时数据。利用时频分析法优化数据,并将优化数据作为语言变量输入PID控制器,根据控制器输出的控制信号,实现300 MVA脉冲发电机高压变频器自适应调速。实验结果表明,所提方法调速效率高、调速精度高。

补偿脉冲发电机电感的解析算法

补偿脉冲发电机(CPA)及旋转磁通压缩脉冲发电机(ARFC)在运动过程中,内部电感发生周期性的变化。本文用分离变量法,考虑各次谐波,推导出电感随着定、转子相对位置不同而周期性变化的关系式,计算出内部电感在某些特殊时刻的大小。通过比较计算值与实验值的差别,分析误差原因、提出修正计算的办法。样机的实验结果表明,本文提出的关系式及对电感的修正计算是合理的,对补偿脉冲发电机的设计和运行特性计算提供了基础和依据。

基于ANSYS的脉冲发电机转子运动分析

为了解电机转子在不同转速下的应力状况,本文通过ANSYS对电机转子进行了一系列有限元仿真。首先分析了的转子在给定转速下稳定运行时的应力分布,其次分析了转子在不同转速下的振动模态和临界转速。此外,还分析了电机在突然放电时转子的瞬态应力。分析结果表明转子能在各个工况下极限应力小于材料应力,给定转速远离临界转速,转子能够安全稳定运行。本文对优化和制作转子具有重要意义。