考虑谐波影响后交流励磁电动机电磁转矩的分析与计算

虽然已有不少文章研究了交流励磁电机的运行性能 ,但是很少有文章在研究其性能时考虑了谐波电流的影响 ,特别是谐波对电机电磁转矩的影响。本文从该类电机的基本电磁关系出发 ,分析研究了基波电磁转矩及谐波转矩的特点 ,提出了基波谐波的等效电路 ,给出了谐波电路中参数的计算方法。导出了基波电磁转矩、稳定谐波电磁转矩及脉动谐波电磁转矩的计算公式。文章最后以一个实际的绕线型异步电机用交 直 交电压型逆变器供给励磁的交流励磁电动机为例 ,计算了主要谐波的稳定和脉动的电磁转矩以及电机总的电磁转矩。计算结果对进一步研究系统的驱动性能及电机与励磁系统的设计是十分有益的。

交交变频同步电动机调速系统谐波转矩分析

从三相交交变频器输出谐波电压入手,分析推导了交交变频同步电动机调速系统输出谐波转矩的解析计算公式.通过一个具体算例,计算得到了其主要次谐波的频谱.理论计算结果得到了仿真计算的验证,二者均正确地反映了转矩谐波的变化规律.

发电电动机静止变频器起动低频运行阶段的谐波特性

磁动势与电磁转矩谐波特性的准确计算是对发电电动机起动运行性能进行分析的前提。在发电电动机静止变频器起动低频运行物理过程分析的基础上,建立了此运行阶段电流计算的精确模型,通过实例对电流谐波特性进行了定量计算;然后以此模型推导出了计及时间谐波影响的定子磁动势表达式,分析了不同时间谐波对定子基波磁动势的影响。最后,在计及转子凸极效应影响的情况下,推导出了低频运行过程中电磁转矩解析计算公式,样机电磁转矩的有限元计算结果验证了解析公式推导的正确性。计算结果表明:5次、7次时间谐波对定子磁动势影响最大,而11次、13次与29次、31次影响近似;6次谐波转矩幅值达到恒定分量的44.94%,12次谐波转矩幅值超过恒定转矩分量的30%。

三电平高压大容量变频调速系统中的预励磁方案

如何提高系统起动输出转矩、抑制起动电流是大容量变频调速系统中存在的一个难题。由于半导体器件电流耐量的掣肘,在起动之前通过预励磁方案有效建立起电机内部磁场以减小起动电流、增加起动转矩就成为提高起动性能的行之有效的方法。本文研究了大容量三电平变频调速系统在6000V/2750kW大机组平台上所面临的起动问题,分析了直流预励磁所面临的困难,并采用交流预励磁予以解决。仿真和试验结果表明交流预励磁更利于实现平稳起动。

高速列车异步牵引电机谐波转矩的分析与计算

由逆变器供电的高速列车大功率牵引电机在运行过程中存在大量谐波,导致电机转速发生振荡,最终对车辆系统动力学特性产生影响。针对该问题,从异步电机运行的电磁理论出发,分析了产生时间谐波转矩的机理,在研究基波谐波等效电路的基础上,提出了谐波电路中参数的计算方法。导出了异步电机基波电磁转矩、谐波电磁转矩的计算公式;获得各阶谐波转矩的时域及频域分布。通过计算实例对异步电机谐波转矩进行分析和计算,为进一步研究谐波转矩对车辆系统动力学的影响打下了基础。

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。

大功率盘式交流永磁同步电机电磁场分析

针对应用于石油钻井平台的510kW盘式交流永磁同步电机进行了建模,并分别从空载、负载、电感角度进行了三维电磁场仿真。建模中考虑了模型的对称性和周期性,将整体模型简化成1/4模型,从而显著减少了仿真的计算量。在电机空载状态下,得到了空载磁通密度分布,分析了永磁体极弧系数、槽口宽度和极槽配合对齿槽转矩的影响,通过优化,在永磁体极弧系数取0.85、槽口宽度取5mm、极槽配合取18槽16极时,得到了最小的齿槽转矩30.64N·m,这将有利于降低转矩波动,从而减小电机的振动和噪声,提高系统的控制精度和品质。在电机负载状态下,分析了不同电流激励源和内功率因数角下的电磁转矩波形:在恒转矩区,当相电流为550A、内功率因数角为22°、额定转速为1 600r/min时的电磁转矩为3.115kN·m;在恒功率调速区,当相电流为550A、内功率因数角为41°、转速为2 000r/min时,电磁转矩为2.577kN·m;在过载工作区,当相电流为1 140A、内功率因数角为47°、额定转速为1 600r/min时,电磁转矩为4.756kN·m,电机达到1.5倍过载。与同体积的其他电机相比,该电机的电磁转矩密度有显著提高,内功率因数角调整裕度也较大,能满足过载能力要求。此外,结合电机空载和负载求得的参数,绘制了盘式电机矢量图,求得同步电感值为0.31mH。

五相混合式步进电动机的振荡特性研究

研究了不对称现象对五相混合式步进电动机谐波电磁转矩的影响 ,提出不对称现象是导致电机产生较大二次谐振的主要原因 ,且振荡时所产生的附加谐波电磁转矩会对电机的某些中高频振荡点 (如基波谐振点 )产生进一步影响 ,实验结果与理论分析相符。

十二相同步电动机对交-交变频调速系统谐波的改善

在给出十二相交-交变频器输出谐波电压的基础上,对交-交变频十二相同步电动机调速系统四"Y"综合d,q电压谐波进行了推导,结果表明,四"Y"d,q电压谐波可以互相抵消,使得d轴和谐波电压为零、q轴和谐波电压中仅含有幅值很小的少数次谐波,进一步对电流谐波、电磁转矩谐波的分析证明这种电压谐波抵消作用对改善交-交变频十二相同步电动机的谐波特性具有良好的效果.仿真和试验结果验证了理论推导的正确性.

谐波电流对混合式步进电动机中频振荡的影响

研究了五相混合式步进电动机在振荡状态下的谐波电磁转矩。通过分析３ 次谐波电流对谐波电磁转矩的影响，提出了有利于抑制电机中频振荡的相电流波形，并给出了实现方法。实验结果表明，以不同相电流波形驱动的五相混合式步进电动机，其中频振荡特性也不同。

混合式步进电动机的谐波电磁转矩分析

研究了五相混合式步进电动机的不对称性 ,分析了不对称性与 3次谐波电流对电动机谐波电磁转矩的影响 ,提出了不对称性可在电动机的反电动势中体现 ,且导致电动机产生较大的2次谐波电磁转矩分量 ,对转子齿数较多的电动机 ,为减小相位误差 ,特别要注意提高机械加工精度 ,分析研究结果为采取相应措施抑制电动机的

高速电主轴谐波转矩产生机理及对主轴振动的影响

高速电主轴的动态特性受轴承和高频谐波电磁力矩的共同影响,为了将两者的特征频率分离以便采取相应的控制方法,从气隙磁场的波形出发,利用傅里叶变换求出各次谐波磁动势,进而导出稳态谐波电磁转矩和脉动谐波电磁转矩的计算公式,得出稳态谐波转矩只影响主轴的转矩输出能力,脉动谐波转矩会导致系统产生周期性振动,且脉动频率为6的整数倍基波频率的结论。据此不仅可轻易分辨出由轴承运动和谐波电磁转矩所产生的振动频率及各自对系统动态性能的影响程度,而且可以根据系统的动态需求,采取有选择性的控制方法。最后以170MD15Y20型高速电主轴为例,对此结论进行了验证。

电励磁同步电机无刷励磁与转矩密度提升技术发展综述

该文首先分析永磁同步电机和电励磁同步电机的特性差异,指出电励磁同步电机的优势以及存在的问题。其次,归纳梳理了电励磁同步电机无刷励磁的演变过程和技术路线,阐明励磁机励磁、谐波励磁、感性和容性无线电能传输技术在励磁绕组非接触供电方面的研究进展和应用水平。然后,总结现有磁阻转矩利用技术、转子结构改进技术以及转矩轴线平移技术,指明上述技术对电励磁同步电机转矩提升的有益效果。最后,指出该领域存在的问题,并预测未来研究重点和技术发展方向。

船舶电力推进双三相永磁同步电机电流控制策略研究

双Y移30°永磁同步电机是一个强耦合的六维系统。为了实现转矩的解耦控制,将该系统经坐标变换,得到了两套绕组之间的耦合关系,建立了双三相永磁电机在双同步旋转坐标下系的电机模型,并基于此模型提出了带电流补偿的双绕组电流控制策略,通过空间矢量PWM技术对转矩和与定子电流进行统一控制。仿真研究表明,该电流控制策略能够减小定子谐波电流,减小电磁转矩脉动。

交流异步电动机矢量变换控制系统

交流异步电动机矢量变换控制系统是一门新近发展的新技术。它可以使交流异步电动机获得与直 流电动机相似的调速指标,为交流电力拖动控制的应用开辟了更为广泛的发展前景。

交-交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析

多相同步电动机用作舰船的推进电机有着广泛的应用前景。以十二相同步电动机系统为例,从十二相交-交变频器输出谐波电压入手,分析推导了交-交变频十二相同步电动机调速系统输出谐波转矩的解析计算公式。通过一个具体算例,计算得到了其主要次谐波的频谱,结果表明,其谐波转矩近似为零。理论计算结果得到了仿真和试验的验证,仿真和试验结果均表明,交-交变频十二相同步电动机调速系统转矩谐波情况比三相系统有了很大改善。

基于ANSYS的直流励磁电机电磁场分析与计算

应用有限元数值分析软件(ANSYS)对直流串励电机内部电磁场进行分析计算,获得电动机负载运行时的电枢反应磁场,并通过ANSYS的后处理功能得到负载运行气隙磁密分布图,在此基础上对直流励磁电机的电磁转矩进行了分析计算,通过样机实验验证了计算结果,证明了理论分析的正确性。为直流励磁电机的性能分析及设计提供了一定的参考。

开关磁阻电机新型励磁模式研究

开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构及高度非线性的特点,导致其存在着较为明显的转矩脉动,由此极大地限制了其在某些领域的进一步应用。基于此,文中提出一种新型的两相励磁模式,旨在实现转矩脉动抑制的同时,能够兼顾其电机出力的提高。针对传统绕线模式,分析其磁场存在的主要问题,揭示转矩脉动产生的深刻根源;针对新型励磁模式,以有限元分析计算为工具,获得了其静态电磁特性。通过结果比对分析,验证了新型励磁模式的可行性。

交流永磁力矩电机的磁饱和控制与电磁性能优化研究

分析了磁路饱和对交流永磁力矩电机转矩-电流特性曲线的影响,通过优化定子齿宽、永磁体形状以及永磁体极弧系数,控制电机磁饱和来改善电机的电磁性能,从而揭示电机磁路结构参数对磁饱和和电磁性能的影响机理,提升电机的转矩输出能力。研究结果表明:交流永磁同步电机转矩-电流特性的线性度与磁路饱和程度密切相关;通过优化定子齿宽,能够有效控制电机磁路的饱和程度,提升交流永磁力矩电机的转矩输出能力;采用矩形永磁体,能够改善磁路饱和程度和转矩-电流特性,同时可大大降低电机制造成本;永磁体极弧系数并非越大越好,存在使电机各项指标综合最佳的最优值。

并励直流电动机起动过程分析

简述了直流电动机的起动过程及要求,并介绍了并励直流电动机的简化模型及特点。给出了并励直流电动机起动线路常见的两种接法,并对电路中的参数电枢电流和励磁磁通进行了详细的数学推导。结果表明,前一种起动线路中电枢电流和励磁磁通比后一种起动线路中电枢电流和励磁磁通都要大,从而有较大的电磁转矩,有利于并励直流电动机的起动。