Simulation of Loss Minimization Control for an Adjustable Speed Induction Motor Drive System over a Wide Frequency Range

This paper studies the Loss Minimization Contro (LMC) for an adjustable speed induction motor drive system. Simulation is completed with an improved loss model of the induction motor under nonlinear conditions. Simulation results are given with parameters and losses of motor analysed in detail and compared with classical U/f control.Minimum loss control rules and energy saving effect are thus established for the motor.

感应电机损耗最小化预测控制策略研究

针对传统感应电机效率优化算法在复杂工况下存在鲁棒性和动态性能差的问题,提出了一种基于损耗模型控制算法的感应电机效率优化预测控制策略。搭建考虑铁损的电机功率损耗模型,包含铁损、铜损以及漏感等因素,提高了损耗模型的精度。采用模型参考自适应观测器估计损耗模型中的定子电阻,设计电流模型为参考模型,电压模型为可调模型。基于电机铁损模型构建连续集模型预测电流控制器,提升系统的动态性能。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

轴向磁通三相感应电机参数计算与建模仿真

主要研究了轴向磁通感应电机(AFIM)电磁参数计算、建模和特性仿真。为解决AFIM三维模型建立与运行所需时间长、运算量大的问题,采用分层模型将实际的三维问题转化为准三维问题。利用解析和有限元方法相结合,求取电机的电磁参数,既提高了计算速度,又保证了计算精度。通过T形等效电路求取电机的稳态特性,利用Simulink模型仿真电机的暂态特性。实例分析证明了所提出方法的可行性和便捷性。仿真结果表明分析方法具有较高的精度。

智能手枪自发电装置设计仿真

传统枪械采用机械撞击原理实现射击功能。为实现枪械的智能化、信息化,防止误触发,对枪械机械结构进行机电化改造是必经之路,其中电路供电是首要解决的问题。采用感应击发原理,在套筒位置用微型直线电机替代击针部分,扣动扳机后线圈组件切割磁感应线产生电压实现手枪的电路供电。综合考虑手枪套筒内空间、线圈感应电压、钽电容充电时间,通过COMSOL Multiphysics电磁仿真得到活塞组件运动行程为14 mm时为最佳距离。

电厂辅机系统高压大功率电动机数字孪生建模及应用

针对电厂辅机系统中高压大功率电动机状态监测存在的问题,提出了一种电动机数字孪生建模方法。为避免电动机参数时变导致模型不适用,孪生模型周期性采用改进粒子群算法在线辨识并更新电动机参数。为满足电动机状态监测及故障预警的实时性要求,采用了自适应变步长算法,可根据仿真与实际电流矢量的幅值、不对称度,迅速判断电动机是否存在突加负载、不对称故障等暂态过程。最后,针对电厂辅机系统中一台6kV、1600kW感应电动机进行数字孪生建模。结果表明,孪生模型能够迅速、准确地识别电动机运行工况,确保电动机工况诊断的实时性。

工程机械用开关磁阻电机绕组电感计算与分析

在工程机械用开关磁阻电机设计中,电感作为衡量电机性能的基本参数,起到了尤为重要的作用。开关磁阻电机电感呈非线性,直接解析较为困难,故在线性假设条件下,采用磁路分析方法首先对磁导分量进行解析,推导出最小电感位置与最大电感位置处的磁导分量计算式,由此得到最小电感和最大电感计算公式;然后,推导出12/8极平行齿结构开关磁阻电机关于电感的6个转子特殊位置角的计算公式,得到电感解析曲线;最后,将电机计算结果与仿真结果进行比较。结果表明:电感计算结果与仿真结果误差在4%以内,磁链相对误差在10%以内,验证了该解析的准确性,为后续电机优化提供了理论基础。

电机模拟器的电感选型及控制技术研究

电机模拟器耦合电感参数对系统性能影响大,但其参数选型被详细分析研究得较少。对此,文章提出电机模拟器耦合电感参数快速选型方法。其首先通过理论分析,计算出电感参数的大致选型范围;然后对系统控制器设计进行分析,同时在某典型电机上进行仿真验证,并结合计算参数范围及仿真结果选择最优电感参数;最后在选定电感参数下对不同开关频率对系统电流误差的影响进行研究,解决了开关频率的快速选择问题。仿真及分析结果显示,在合理选取解耦电感参数的前提下,当模拟器开关频率达到被测变流器开关频率的10~20倍时,能保证全速度段下的电流误差不超过5%。

基于Inventor有限元仿真的异步电机转子模态分析

转子机构是异步电机重要核心部分,电机工作过程中会产生较大离心力,进而不可避免会产生振动,振动直接影响转子机构的疲劳强度,影响电机的使用寿命。通过Inventor软件对转子机构进行建模及有限元模态分析,获得转子机构的前八阶模态,并与激励频率对比,了解转子机构的模态特性,为后续异步电机研发和改进产品性能与优化迭代提供依据。

基于气隙调整的中低速磁浮列车直线感应电机效率提升

文章从中低速磁浮列车整车系统层面出发,在保证列车安全和稳定的情况下,提出基于电机气隙主动调整的提升直线感应电机效率或降低其功耗和温升的方法;根据列车不同的实际工况提出3种优化策略,并利用ANSYS Maxwell电磁仿真软件,对3种优化策略下电机在全速度域内的牵引特性进行仿真分析;最后通过与列车在原控制方式下的性能进行对比分析,证明优化策略的可行性。

晶闸管控制感应电机起动过程中振荡现象研究

针对晶闸管控制的感应电机在轻载软起动过程中常会出现振荡现象,建立了晶闸管控制的感应电机的模型,通过仿真研究了电机起动过程中的振荡现象。提出了一种实用的晶闸管触发方法,这种方法以电流的过零时刻作为触发基准,保证起动过程中电流的关断角稳定。仿真和工程实践表明,这种方法能抑制电机起动过程中的振荡,从而改善电机软起动器的性能。

感应电机预测控制改进算法

针对反电势电机模型计算电流矢量导数时进行微分运算造成系统内部高频噪声放大的问题,提出一种感应电机预测控制改进算法。使用转子磁场坐标系下的电机模型代替反电势电机模型,进而在计算电流矢量的导数的过程中避免了微分运算,在计算过程中不会对系统内的高频噪声造成放大,减小了预测控制算法在选择最优开关状态时出错的几率,进而提高了系统的鲁棒性,使预测控制算法的控制性能得到进一步的提高。仿真结果验证了改进方法的可行性,同时对比原方法和改进方法的仿真结果可以发现在同样的条件下改进方法能够更好的抑制电流畸变,降低转矩波动。

笼型异步电动机转子断条故障检测新方法

计及实际电机本身所固有的非对称、气隙偏心、转子不对中及其它因素,进行高灵敏度、高可靠性的笼型异步电动机转子断条故障检测,是一个亟待解决并颇具工程意义的研究课题,该文即以此作为研究重心。首先完成了笼型异步电动机转子断条故障数字仿真与物理实验。通过分析仿真与实验结果,总结出在转子断条故障检测实践中保证其灵敏度与可靠性的原则及方法。在此基础上,首次将连续细化傅里叶变换、自适应滤波、转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术有机结合,形成了笼型异步电动机转子断条故障检测新方法。实验结果表明,该方法是切实可行的。

厂用电切换机电动态过程研究

本文以一实际火力发电厂为例，对厂用电切换过程中异步电动机群的机电动态进行了仿真研究。总结了厂电切换过程中的一些规律性的东西，并以现场试验进行了验证。本文还提出了厂用电的中速切换方式。

基于MATLAB/SIMULINK的交流电机调速系统建模与仿真

根据直接转矩控制原理，利用 ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ软件构造了一个交流电机调速系统，该系统能够很好地模拟真实系统，实现高效的调速系统设计。仿真结果证明了该方法的有效性。

双余度无刷电动机位置伺服系统仿真与试验

建立了稀土永磁(rare earth permanent magnet,REPM)双余度无刷直流电动机(dual-redundancy brushless DC motor,DR-BLDCM)位置伺服系统的位置、速度、电流三闭环数学模型,针对并联型隔槽嵌放式DR-BLDCM的结构,采用磁感应强度波形分析方法,得到了该电机在每极每相槽数q=1时的每相自感和相间互感的计算公式,并给出了在q=2和q=3时的自感和互感的参数修正关系。在Matlab/Simulink环境下,构建了基于Matlab的系统仿真模型,采用一种实用的正弦波消顶方法,即用消去顶部的正弦波来代替梯形波,减小了系统仿真过程的计算量。通过对DR-BLDCM位置伺服系统实际参数的动态性能仿真,得到了位置伺服系统阶跃响应和频率响应曲线。仿真曲线与DR-BLDCM电动舵机实际系统试验结果一致,从而验证了DR-BLDCM自感和互感算法及此类系统模型的有效性。

基于MATLAB的异步电动机仿真试验平台

该文介绍了采用MATLABSIMULINK软件包 ,实现异步电动机的两个仿真平台的方法。根据异步电动机的非线性多变量动态数学模型 ,推导出两个两相静止坐标系α、β下的异步电动机数学模型 ,利用SIMULINK软件包能便捷地构架系统的功能及实时交互性能 ,实现了异步电动机的动态模型仿真。仿真研究显示 ,该方法简洁、方便、实时交互性强 ,能充分融合到其它控制系统中 ,并具有良好地扩展性。在应用于直接转矩控制系统的仿真研究中 ,提高了系统的综合效率 ,取得良好的试验效果。

考虑配电网络的感应电动机负荷模型聚合方法研究

通过对考虑配电网络的感应电动机聚合方法进行理论研究,提出了一种新的感应电动机聚合方法:根据感应电动机的空载和转子堵转2种状态计算聚合感应电动机电气参数,根据配电变压器和配电线路消耗功率计算配电网系统电抗。通过对湖南长沙榔梨220kV变电站所供配电网络的等值分析,表明该方法是有效的、可行的。

异步电机矢量控制中死区补偿的仿真研究

为了研究异步电机矢量控制中的死区补偿问题,详细分析了逆变器中死区的产生和对输出电压、电流的影响,结合矢量控制中死区时间补偿方法,提出了在异步电机转子磁场定向控制上应用一种基于前馈补偿的死区补偿方法,并对系统应用Matlab/SIMULINK进行了仿真研究。仿真结果表明,该死区补偿策略在矢量控制中取得了良好的补偿效果。

高速长定子直线感应电动机的建模与仿真

从高速长定子双边直线感应电动机(double-sided line induction motor,DSLIM)的基本原理出发,利用直线电动机的发射曲线和数学模型,采用动子磁场定向的控制原理,在Simulink环境下,建立了电机的数字仿真模型。用该模型分析电机的动态性能,得到了该类型电机的发射曲线以及电机电压、电流、压频比、功率因数、功率效率、能量效率等参数的变化规律,为脉冲供电系统和驱动系统的设计提供了重要的参考依据;利用该类型电机可以实现对大质量物体的发射。仿真结果与基于ANSOFT二维瞬态场计算的结果吻合较好,验证了该模型的正确性。仿真模型具有运算速度快、简单易行等优点。