Electromotive Force Calculation of Fifteen-phase Induction Motors With Non-sinusoidal Supply

非正弦供电十五相感应电机基波磁动势正幅值与3次谐波磁动势负幅值不在同一位置时的叠加磁动势波形称为常规磁动势波形,此种情况下感应电动势的计算是该种电机电磁性能分析与优化设计的前提。与正弦磁动势或理想叠加磁动势不同,常规磁动势下电机的感应电动势与激磁电流相位因磁路饱和不再相差/2,为此提出把感应电动势作为激磁电流流控电压源的处理方法。鉴于电机每半个极下气隙磁密波形不再相同的情况,提出基于电机1个极距区域的拓展分布磁路法计算气隙磁密,进而求出基波感应电动势与3次谐波感应电动势。非正弦供电十五相感应电机样机的感应电动势计算值与实测值相互吻合,说明了拓展分布磁路法计算感应电动势有效且具有较高的准确度。

新型三定子直流无刷电机的设计与特性分析

传统直流无刷电机齿槽分布受限导致气隙磁场波动,会造成转矩输出波动较大,故需要同步匹配设计复杂的驱动控制系统与控制算法。为此,提出一种新型的三定子直流无刷电机拓扑结构。通过等效磁路法计算出三定子直流无刷电机的主要结构尺寸。设计了三定子直流无刷电机的绕线方式和换向逻辑,驱动控制简单。基于Ansoft maxwell仿真软件,建立了电机有限元模型,仿真分析了电机静态磁场分布、气隙面域磁密分布和空载反电动势等。得到了三定子直流无刷电机的转矩特性:其转矩峰值可达8.5 N·m;电感特性:其三相绕组间磁场相互解耦,互感为0,自感平均值为4.5 mH;效率与损耗特性:不计机械损耗的情况下电机理想效率可达92%。研制了试验样机并进行试验验证,有限元分析和试验结果表明:三定子结构电机磁通密度高,输出转矩大,转矩峰值较单定子电机提升了42%;输出转矩波动小,较单定子电机波动降低了30%。在额定转矩为7.5 N·m的情况下,电机转速从启动到500 r/min的响应时间仅为0.8 s;从500~1000 r/min的响应时间仅为1.5 s;从1000~1500 r/min的响应时间仅为2.1 s。

抽水蓄能电机转子匝间短路无传感器检测方法

定位筋作为抽水蓄能电机的固有部件,其感应电动势可有效反映转子绕组匝间绝缘健康水平。首先,通过引入衰减系数法推导了杂散磁通与气隙主磁通之间的关系,进而获取了定位筋感应电动势在匝间短路状态下的特征谐波,据此提出了谐波幅值比阈值检测法;其次,根据抽水蓄能电站服役机组运行参数搭建了二维电磁仿真模型,分析了匝间短路故障前后定位筋感应电动势时/频域特征的演变规律,并验证了谐波幅值比阈值检测法的有效性;最后,结合信号调理装置对动模实验机组不同匝间短路程度下的定位筋感应电动势信息进行采集。监测结果表明,故障磁极所对应的定位筋感应电动势时域特征幅值及基频幅值均呈衰减趋势,其频谱分数次谐波幅值呈递增趋势,进一步计算多个周期信号的谐波幅值比,据此构建统计箱线图并设定故障检测阈值,可有效为转子绕组匝间绝缘故障防御提供指导。

基于最优阈值参考的瞬变电磁法小波降噪效果研究

瞬变电磁法野外数据采集容易受各种随机干扰影响而出现跳变现象,小波去噪通过对信号的多尺度分解、阈值设置和重构,实现对数据的降噪。为进一步提高小波去噪后的瞬变电磁法数据质量,对该过程中的阈值选择方法进行改进,提出了基于最优阈值参考的小波去噪方法;结合瞬变电磁法探测岩层富水性工程应用,对比分析不同阈值条件下的数据降噪结果,提出的算法的瞬变电磁数据实际应用效果。结果显示:提出的方法能够进一步降低感应电动势曲线在1~4 ms范围内的数值跳变现象,使数据全期衰减特性更明显。对降噪后数据的烟圈反演结果进行分析,重点解释了3处电性差异相对较大的位置,结合已知资料验证了基于最优阈值参考的小波去噪数据反演结果相对更准确。

熔渣中组元活度测定方法

熔渣在金属冶炼过程中起到吸收或分离杂质、富集有用金属氧化物及精炼金属的作用,并能隔绝空气保护金属不受环境的污染及保温来减少金属的热损失。熔渣的上述作用都是通过控制熔渣的化学成分及其物化性能来实现的。活度是冶金物理化学中的重要参数,准确的组元活度值是分析冶金反应热力学的前提,也是确定反应动力学方程中界面浓度的基础,对钢种质量控制、渣系设计、耐火材料开发及现场生产实践均具有重要的理论和应用意义。本文介绍了熔渣组元活度的测定方法,分别有化学平衡法、电动势法、蒸汽压法、计算法等,并对文献中熔渣组元活度测定方法进行归纳与总结。

三种电动势法求解难溶盐溶度积的对比

溶度积(■)的大小反映了难溶电解质的溶解能力,在判断沉淀的生成、溶解、转化等化学过程中有广泛的应用。介绍了3种求解难溶盐AgCl(s)溶度积■的电动势法:电池平衡法、本质电极反应相同法以及标准电极电势定义法。通过求解公式的推导,对比了这3种方法在求解难溶盐溶度积时所需的原理、教学难易、拓展难易等方面的差异,给出了教材安排此部分内容的合理建议:电池平衡法更适合初学者,教材应首先安排电池平衡法及其例题讲解;在此基础上,可适当介绍电极电势法,尤其是本质电极反应相同法及其例题解析。3种方法的对比结果为方便学生对此部分内容的学习提供重要参考,尤其有利于提高和扩展应用型本科院校化学相关专业学生的知识层次。

熔融钕/镝铁硼中稀土元素活度的测定

在有关熔融Nd/Fe系统报道的Nd的测量活度(化学势)中观察到了相当大的差异。为了获得准确的结果,文中采用电动势法和特制的钕浓差电池测量熔融Nd-Fe-B合金中钕元素的活度。为了对比验证,同时还研究熔融Dy-Fe-B合金中镝的活度。熔融Nd-Fe-B合金中测得的Nd活度接近理想溶液中观察到的活度。结果表明:在所研究的浓度范围内,熔融合金中B的存在不会显著影响Nd的活度。在Dy-Fe-B合金中测定到镝的活度与在理想溶液中观察到的相似。获得的结果与最新的计算相图评估结果一致,说明电动势测定方法获取的稀土活度具有较高的可靠性和精确度。

飞机电动环控用高速电机全速域无位置控制稳定性分析

以飞机电动环控用高速永磁同步电机(High-speed permanent magnet synchronous motor,HSPMSM)控制系统为研究对象,考虑到HSPMSM无传感器控制的研究主要集中在算法实现和转子估计误差消除方面,本文提出了一种基于小信号分析的无传感器全速控制全局稳定性分析和参数设计方法。该方法在扩展反电动势法的基础上设计了位置估计环的参数,并建立了位置估计环和速度环的参数对系统稳定性的影响。其次,本文使用根轨迹来设计I/f控制能够运行的最高转速和扩展反电动势法能够运行的最低转速,以确定算法切换的稳定转速。同时分析了电机参数在高温下的灵敏度。最后,在45 kW、4000 r/min表贴式HSPMSM上进行了全速域电动环控实验。结果表明,本文设计的回路参数和切换转速具有更好的动态和稳态性能,参数的灵敏度与理论分析一致,为HSPMSM的全局参数设计和灵敏度分析提供了可行的思路。

直线电机式悬架参数对馈能特性影响分析

针对传统被动悬架无法将振动产生的能量充分利用的问题,提出了一种直线电机式馈能悬架,并探究了该悬架的馈能特性.建立1/4车动力学模型,以正弦路面作为输入激励推导出影响馈能的悬架系统参数;以感应电动势为指标,基于直线电机式馈能悬架模型,采用控制变量法对悬架系统参数进行仿真分析;通过搭建的1/4车悬架实验平台进行实验验证.结果表明,簧载质量、非簧载质量和弹簧刚度与直线电机产生的感应电动势呈负相关,轮胎刚度与直线电机产生的感应电动势呈正相关.

针对电磁感应测速系统的有限元模拟

在冲击加载实验中,飞片速度是确定样品动态压缩性的重要参量。电磁感应测速系统是针对超高速运动状态的速度测量系统。基于有限元方法和ANSYS Electromagnetics Suite三维建模,模拟了飞片的测速过程,并验证了模拟结果的可靠性。结合实验结果,证实相同条件下模拟信号的感应电动势误差为1.1%,低于系统误差(2.0%)。模拟信号的测速误差小于0.4%,低于系统测速误差(0.9%)。分析了Al、Cu、Ta、W、93W飞片在不同飞片厚度、半径、倾斜角度、运动速度以及线圈孔径条件下检测线圈中感应电动势的变化规律。模拟结果为在冲击实验中更好地测量飞片速度提供了参考。

短初级六相直线感应电机感应电势计算方法及不对称规律研究

针对电磁发射领域短初级直线感应电机(short primary linear induction motor,SPLIM)的纵向端部效应引起的感应电势不对称现象,首先基于一维场理论分别对正序和负序电流激励条件下的SPLIM气隙电磁场进行推导及计算分析,得到气隙电磁场解析表达式,并将其计算与有限元计算值比较,结果表明,解析计算值与有限元结果精度相当。然后给出基于气隙磁密和绕组分布函数的感应电势计算方法,同时给出对称电压激励条件下初级绕组感应电势的计算流程,并通过有限元和试验进行验证。在以上分析基础上,将气隙磁密分解为基本行波磁密、入端正向行波磁密、出端反向行波磁密3部分,深入分析感应电势不对称机理以及感应电势不对称随系统设计变量变化规律。提出的基于磁密分解和绕组函数计算感应电势的方法,可为此类电机的设计、分析、控制提供一种新的思路。

无感无刷直流风机控制器的设计

针对低压无感无刷直流风机,提出“STM8S+PT2522”的架构来设计无刷直流风机控制器。设计了场效应管驱动、PT2522及STM8S外围电路,根据相电流波形及运行效果调试无刷直流电机所需的各项参数并固化进PT2522,STM8S可调整风机转速并得到电机的运行参数。设计完成的新型风机控制器集成度更高、噪音更小,目前已经用于实际生产中。

无刷直流电机反电势过零检测新方法

无位置传感器无刷直流电机在高速段时反电势信号过大,容易造成检测电路无法正常工作甚至损坏,而在较低速段时,反电势信号又难以有效检测。针对反电势过零检测在极端速段的问题,提出了一种反电势过零检测新方法。在三相采样等效电路上分别并联一组三极管控制的电阻分压开关电路,参考电机转速线性调节控制信号占空比,以此控制三极管通断,从而调节电阻分压开关电路阻值,可以避免高速时反电势幅值高于检测电路供电电压的危险。同时,根据控制信号占空比切换低速区与高速区反电势采样方式,能有效改善在低速区时反电势过零检测效果。实验结果表明,提出的反电势过零检测新方法能保证电机工作于更宽的转速范围内。

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制研究

通过分析电动车用无刷直流电机换相原理及间接位置检测原理,设计了一种基于反电动势法的无位置传感器电动车控制系统,为消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响,该系统对传统反电动势法进行了改进,将采样电路的参考点与电池负极断开,并通过软件设计进行了反电动势相移补偿.实验结果表明,改进后的无位置传感器控制系统消除了电机中性点电压对反电动势检测电路的影响,不论电机运行在低速还是高速状态,都可准确地检测反电动势的过0点,在进行了相移补偿之后,可成功实现无位置换相控制,从而提高了电动车控制系统的可靠性和稳定性.

无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在分析无刷直流电机换相及间接位置检测原理的基础上,改进了传统反电动势法的检测电路,对反电动势相移进行了补偿,以消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响。为进一步抑制转矩脉动和改善系统的稳定性,在采用换相电流预测控制策略的基础上,设计了神经网络PID控制器。实验结果表明,设计的转矩脉动综合抑制策略有效地降低了无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,具有较好的鲁棒性,准确地实现了无位置传感器换相控制,提高了系统的可靠性。

磁浮列车用直线发电机感应电动势的分析计算

以德国TR08型磁浮列车为分析对象,详细介绍了磁浮列车用直线发电机的运行原理,并先利用解析方法推导出其感应电动势计算公式,求得了发电机感应电势的基波频率。继而又采用二维有限元方法建立了一对极下的长定子直线电机模型,系统地分析了电机主要参数的变化对发电机感应电动势的影响,通过傅里叶分解得到了发电机感应电动势基波幅值随动子电流和气隙高度的变化规律,其结果为直线发电机的设计与控制提供了依据。

海底瞬变电磁探测技术的装置参数研究及实验

可控源时间域电磁法应用在海底探测,需要确定装置参数,通过实验和理论计算确定了发射频率的最大值;分析了发射线圈的电性对发射电流后沿的影响,确定了作为发射线圈的导线的时间常数应尽量小;对接收线圈的参数及过渡过程进行了理论分析和室内模型实验,理论计算了接收线圈电路模型在发射电流斜阶跃下降和关断后在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的一次感应电动势解的情况,确定了采用并联匹配电阻消除振荡的方法,并依据所分析的装置参数设计实施了海上实验,探测出海底低阻体的准确位置。

“磁场-电路”耦合法计算变压器短路阻抗

为提高短路阻抗计算精度,采用“磁场—电路”耦合法建立了电力变压器2D轴对称磁场有限元模型以方便得到输入、输出间的对应关系。原边采用载压线圈,选择矢量磁位和线圈电流为自由度;副边与负载相连,选择矢量磁位、线圈电流、感应电动势和端电压为自由度;空气或油介质区域仅选择矢量磁位为自由度。在分析漏磁场的基础上,调节负载使变压器运行于空载、额定及短路状态并在短路时,由线圈中流过电流和额定电流计算变压器的阻抗电压和短路阻抗。对3种结构电缆绕组变压器的计算表明,该耦合法计算精度高、使用方便,为变压器及其它电力设备电磁场的仿真提供了一条途径。

基于母线电流的无刷直流电机换相位置优化策略

通过分析无刷直流(BLDC)电机换相位置与母线电流的关系,建立了母线电流与换相位置偏差的数学关系,在此基础上提出了一种无位置传感器无刷直流电机换相位置优化策略。该策略以控制绕组电流与反电动势(BEMF)同相位为目标,以换相位置补偿角为被控制量,以母线电流随换相角度的变化率作为偏差量,通过比例积分(PI)调节器调节电机换相位置;并且可以同时校正位置信号检测误差和绕组电感引起的相位偏差。通过实验验证了该策略可以准确、快速地找到最佳换相位置,有效提高电机运行效率。

基于直接反电动势法的无刷直流电机准确换相新方法

分析了上桥臂PWM调制、下桥臂恒通调制方式时的端电压波形,讨论相应的反电动势过零点检测方法.在PWM调制信号开通状态结束时刻对端电压进行采样,由软件算法确定反电动势过零点.针对电机运行时存在超前换相或滞后换相的情况,通过设置合理的延迟时间来实现最佳换相.针对实际电机存在反电动势过零点分布不均匀的情况,根据过零点间隔时间存在着周期性规律,提出一种新的延迟时间设置方法,使换相点位于相邻过零点的中间位置,实现了电机的准确换相.实验验证了所提出方法的可行性和有效性.