计及边端效应的直线式移相变压器等效电路分析

直线式移相变压器是一种新型移相变压器,具有绕组结构简单、易于模块化和可任意角度移相的优点。其直线型结构导致变压器存在边端效应,进而导致气隙磁场产生畸变。为了计算出边端效应产生的影响,该文从直线式移相变压器的磁场进行深入分析,并建立计及边端效应的等效电路模型。首先,基于一维场理论对直线式移相变压器进行数学分析,根据场路复功率相等的原则,推导出等效电路二次侧参数,并计算出边端效应修正系数;然后,根据边端效应的分析结果和直线感应电机的等效电路拓扑建立计及边端效应的等效电路模型;最后,通过直线式移相变压器的二维有限元仿真模型和小功率样机的实验,验证了建模方法的合理性和等效电路模型的准确性。

考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型

直线感应电机由于纵向动态边端效应的存在,在运行过程中会产生附加损耗和附加力,使得电机性能表现变差。针对该问题,本文从传统等效电路出发,通过在原有励磁支路上添加并联边端效应支路的方式,构建了考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型,并推导了边端效应支路上的电磁参数。试验结果表明,本文提出的等效电路改进模型与传统等效电路相比,推力计算误差更小,验证了本文提出的改进模型准确性。

无人机群场景下边端协同计算卸载技术

当今全球频繁出现自然灾害,针对一种无人机协同下的应急救灾计算卸载场景,提出一种带有协调器的边-端架构。综合考虑场景中的时延、能耗与无人机之间的负载均衡作为系统总代价,采用改进的深度强化学习算法APPO(advanced proximal policy optimization),以最小化系统总代价为目标进行卸载优化。任务的部分卸载相比二进制卸载可以更大程度上降低系统的总代价,APPO算法针对不同的任务情况可以找到合适的卸载比例与无人机进行卸载。仿真与实验结果表明,该算法与全本地处理相比,系统总代价降低了约50%,与较先进的A2C相比,系统总代价降低了约14%。展现了所提策略在该场景下的优越性。

考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。

基于边端协作的分布式数据分级管理技术

随着智能应用在嵌入式装备系统中的不断普及与发展,对大数据的有效利用和深度融合提出了更高的要求。然而,嵌入式装备类型多样、大数据多源异构,由于缺乏统一的组织管理,业务应用间存在数据壁垒,并出现了数据孤岛现象,导致大数据利用与开发困难。因此,在嵌入式装备系统中,如何有效组织管理数据是亟待解决的难点。为此,以嵌入式装备系统的数据统一管理和共享利用为导向,基于边侧与端侧协作技术,从数据管理架构、数据分级协同管理方案、数据请求调度策略三个方面,探讨了嵌入式装备系统中分布式数据协作管理技术的可行性,以促进数据到信息、信息到知识、知识到决策的快速转化,同时,通过管与用的紧密结合,推动嵌入式装备系统中数据应用的开发。

基于“边端协同”架构的台区短路故障定位技术

针对新型电力系统低压台区故障准确定位要求,开发了一种基于“边端协同”架构的低压台区短路故障定位技术。提出多层级短路故障定位的台区物联网架构体系,研究采用二阶最小二乘拟合算法的台区各层级物联终端短路故障检测方法;设计基于高速电力线宽带载波通信的故障定位通信协议,面向智能配变终端,提出基于台区拓扑结构的短路故障定位策略,并开展边缘计算及其硬件化技术实现。在此基础上,通过真型低压交流系统短路故障测试实验,验证了“边端协同”物联台区短路故障定位技术的有效性。

长初级双边直线感应电动机静态纵向边端效应及阻抗矩阵研究

静态纵向边端效应是直线电机铁心和绕组开断所致的固有特性之一,对于多段长初级双边直线感应电动机(double-sided linear induction motor,DLIM),其分段供电方式导致电机铁心长度大于通电绕组长度。针对上述特点,该文从理论分析、数字仿真的角度研究了电机极数及边端铁心对电机静态纵向边端效应的影响机理同时得到了阻抗矩阵规律。研究结果表明,边端铁心的存在对静态纵向边端效应影响很大,且该效应随着边端铁心长度的增加而作用显著,随着极数的增加,该效应作用减弱;电机阻抗矩阵不再是循环对称矩阵,但可以通过测量三相端口电压电流的幅值和相位方便求解。上述规律的正确性通过峰值功率400kW,最大出力14000N的长初级双边直线感应电动机实验系统进行了验证,为电机数学模型的准确描述和参数的精确提取提供了参考。

直线电机纵向边端效应分析

纵向边端效应严重影响高速低滑差运行的直线电机推力、效率和功率因数，使电机工作性能变坏。本文分析了边端效应波的特点和边端效应力的影响。

Halbach阵列永磁同步直线电机边端力最小化研究

为了最小化由边端效应引起的永磁同步直线电机的推力波动,分析了永磁直线电机边端力产生的原因。以Halbach阵列永磁直线电机为例,用两种解析方法推导出最优初级长度。用基于傅里叶极数的解析方法推导得出了最小边端力下的初级长度计算公式;并用等效磁化电流法求出空载气隙磁密,用麦克斯韦张量法求出直线电机初级所受边端力,根据解析式分析边端力特性,并推导出边端力最小时的初级长度表达式。通过有限元验证了初级长度计算公式的正确性,结果表明提出的最优初级长度是可行的,可以有效降低永磁直线电机的边端力,从而抑制永磁直线电机的推力波动。

动态边端效应补偿的直线感应电机磁场定向控制

研究直线感应电动机动态边端效应特性可知,电机次级涡流是产生动态边端效应的主要原因。建立包含电机动态边端效应的同步坐标模型,实现直线感应电机间接磁场定向控制。为消除边端效应对推力和动态过程的影响,随着电机速度增加,对励磁电流分量进行动态补偿,获得了较快的动态响应速度,稳态精度高、超调量小。试验结果表明,进行励磁电流补偿的间接磁场定向控制能够实现高性能的直线感应电动机控制。

考虑动态边端效应的六相直线感应电机数学模型及矢量控制

针对直线电机动态边端效应导致参数时变、推力下降的问题,以短初级双边六相直线感应电机为研究对象,考虑动态边端效应,详细分析初级运动速度、次级漏感对感应涡流变化和等效激磁电感下降的影响规律。通过涡流损耗计算推导次级等效电阻表达式并利用广义Clack变换解耦,建立六相直线感应电机考虑动态边端效应的数学模型。基于该模型提出一种动态边端效应修正系数在线计算的矢量控制策略,该策略通过直接修正滑差频率和转矩电流,能够补偿动态边端效应造成的推力下降,提高系统的控制精度。通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所述理论及所采用控制策略的正确性。

直线式移相变压器边端效应研究

为削弱边端效应对直线式移相变压器效率及谐波抑制的影响,提出了一种通过改变气隙大小和边齿宽度达到削弱边端效应影响的方法。对直线式移相变压器的边端效应进行了理论分析,研究了边端效应产生的原因,对气隙磁通做了近似处理,推导出由边端效应所产生的电动势、电流、消耗功率以及考虑边端效应时的直线式移相变压器的等值电路。通过分析和对比推导结果,得到影响边端效应的两个主要参数:边齿宽度及气隙大小。根据这两个参数提出优化方案,减弱或消除边端效应对直线式移相变压器正常工作的影响,提高工作效率并减小输出电势的谐波含量。通过仿真来验证优化方案的有效性,结果表明,在本文使用的仿真模型中,将气隙控制在0.3mm的同时把边齿宽度控制在5mm,可以削弱边端效应的影响,使直线式移相变压器工作在最佳状态。该分析结果有利于将直线式移相变压器更好地应用于多脉波整流及多重叠加逆变中。

一种改进状态滤波的单边直线感应电机穿越边端效应控制

单边直线感应电机(single-sided linear induction motor,SLIM)应用于中低速磁悬浮牵引系统时,因常导电磁悬浮气隙的波动而导致电机的实际机械气隙波动,从而引起电机动态等效电路相关控制参数的时变不稳定。对此该文分别将初级电流的d/q轴分量和考虑动态端部效应影响的等效互感、电阻参数作为状态观测量,进行了以内部状态互联的双观测器为基础的数学建模,同时根据观测器内部参数波动受限于局部有界的条件,从非周期和周期性时间波动两个方面进行了状态偏差的李雅普诺夫稳定性论证。另一方面,考虑到SLIM在初级电流场穿越横向铁心端部时出现的谐波扩散现象,对互联观测器内部的状态滤波器进行了改进设计,使得SLIM能直接穿越畸变电流扩散区运行而不影响电机控制系统的稳定性。实验部分对所提算法的有效性进行了验证。

一种消除直线永磁无刷直流电机边端效应对换相时机影响的方法

电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端效应受极弧系数影响显著,并提出了利用不对称滞环比较器或简易单限比较器对霍尔输出信号进行处理从而消除这类边端效应影响的方法,实验验证了简易单限比较器方案的可行性。

感应线圈炮电枢与驱动线圈间纵向动态边端效应的影响

线圈炮是直线电机的一种,和直线电机一样同样存在端部效应。该文从理论上分析了单级感应线圈炮的纵向动态端部效应,发现端部效应所产生的后退衰减行波磁场是产生电枢截获现象的源头,为了避免或减少端部效应的影响,该文采用了补偿线圈的方法对单级驱动线圈进行补偿,其优点是提高了感应线圈炮的效率,并且提出一种带补偿新型多级感应线圈炮思路。

一个新的边端效应系数及其对直线感应电动机性能影响的研究

结合 Gieras 纵向边端效应系数和 Nasar 品质因数,给出了一个新的边端效应系数.新的边端效应系数综合考虑纵向边端效应,横向边端效应,气隙漏磁及次级集肤效应等因素,可以方便地用来分析和计算直线感应电动机的性能.

直线感应电机永磁边端补偿器控制系统设计

针对直线感应电机所特有的动态边端效应,分析了采用永磁体实施边端效应补偿方法的特点,设计了基于DSP的永磁体补偿器控制系统,实验结果表明,该系统对动态边端效应有良好的补偿作用,在额定频率下运行时,采用该补偿系统后,直线感应电机的入端检测点磁场强度提升了约80%。

考虑边端效应的双边直线永磁游标电机模型预测电流控制

提出一种考虑双边直线永磁游标(DSLVPM)电机边端效应的两矢量模型预测电流控制。有限控制集模型预测控制在电机驱动领域具有许多优点,但传统实现方式的矢量选择范围较小。两矢量模型预测控制在一个控制周期内同时作用两个任意电压矢量,扩大电压矢量选择范围,可以提高电流控制性能。由于直线电机存在边端效应,绕组互感的差异造成等效d、q轴电感随着电机位置而波动,并且参数失配会造成模型预测控制性能下降。针对这一问题,使用遗忘因子递归最小二乘算法在线辨识电机的等效d、q轴电感,补偿边端效应的影响,从而进一步改善两矢量模型预测电流控制的性能。基于dSPACE快速控制原型系统构建了DSLVPM电机的实验平台,并通过实验验证了该文所提算法的有效性。

“边端融合”架构下配电系统全域选择性保护的仿真研究

基于物联网技术的全域选择性保护已成为低压配网选择性保护技术的新方向,针对传统选择性保护的局限性,提出一种基于“边端融合”及协作物联的低压配电系统全域选择性保护技术。采用将非接触电缆巡检系统和智能断路器两者核心功能相结合的方法,利用小波能量谱变换实现短路故障的快速检测与定位。通过仿真验证了所提全域保护的有效性,探讨了“边端融合”的协作保护机制及其可行性。

面向工业互联网云网边端协同技术研究

挖掘了工业互联网云网边端协同的价值场景及其整体技术视图,分析了云边协同、边边协同、边端协同、云网协同等4类主流关键技术,旨在挖掘相关技术趋势及难点,为运营商赋能工业互联网场景,在计算和网络资源方面提供定制化、差异化的服务保障建议。