双馈电机变速调相系统低电压穿越过程的转子稳定性控制研究

双馈风机运行于电动模式下,对电网具有一定的惯量支撑能力,但支撑能力有限,且电网低电压穿越过程中转子存在失控问题。对此,文章提出了一种在电网电压跌落时转子的稳定性控制技术。首先,在双馈风机转子转轴上外挂飞轮,增大系统惯量,稳定转速;其次,在电网电压跌落时进行电压补偿、削弱转子侧反电动势,稳定转子电流;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了系统仿真模型进行仿真验证。结果表明,采用转子稳定性控制技术的双馈风机,转子转速抗突变能力提高了20%,转子电流跌落值减少了45%,验证了所提转子稳定性控制技术的有效性和可靠性。

离心式空压机低速转子振动原因分析与对策

转子振动问题是制约离心式空压机长周期安全可靠运行的重要因素之一。对离心式空压机低速转子振动值偏高的原因进行了分析,提出了低速转子振动值偏高的处理对策,通过更换进气过滤室,清洗离心式空压机一级、二级叶轮及其蜗壳等检修措施,达到降低离心式空压机低速转子振动的目的,检修实施后取得了良好的效果。

相继增压系统切换过程对增压器辅推轴承轴向力影响与轴承优化研究

采用数值仿真方法研究基本增压器在系统切换过程中的轴向力变化规律,并提出了辅助推力轴承的改进设计方法。首先数值仿真研究了基本增压器的转子系统在切换时的压气机/涡轮关键典型截面气动参数分布情况,分析了在柴油机增压模式切换过程中基本增压器转子轴向力大小和方向变化规律,然后提出了增加轴承承力面及改变承力面材料的优化方案。结果表明:基本增压器辅助推力轴承在切换的5 s时间内轴向力发生翻转,最大约承受2273 N的反向轴向力,是造成切换过程辅助推力轴承磨损的关键原因;优化方案最大承载能力为优化前的4.8倍,显著提升了辅助推力轴承承载力。经增压器平台可靠性验证,改进后的增压器辅助推力轴承在相同时间内未出现碰磨现象。

直升机气动噪声抑制与飞行测试研究进展

直升机在军用和民用领域发挥着越来越重要的作用,新的旋翼技术和构型不断出现,对直升机噪声研究需不断深入和更新。本文首先概述了旋翼(尾桨)的噪声产生机理和传播规律,并扩展到存在复杂气动或噪声干扰的共轴刚性旋翼高速直升机和倾转旋翼机;接下来介绍了直升机飞行噪声测量进展,已发展成多种测量方式作为降噪设计的验证和评估手段;然后综述了降噪设计技术的发展现状:旋翼被动降噪技术已在直升机领域得到大量应用,直升机噪声水平稳步降低;变转速控制技术和低噪声轨迹优化技术逐渐走向成熟;旋翼主动降噪技术更多地停留在实验室阶段,尚需在驱动装置、控制规律等方面开展进一步研究。最后总结了直升机降噪设计现状,并展望了未来发展方向。

基于表面热膜测试的低速风扇附面层流动研究

压气机转子叶片表面附面层分离/再附、转捩机制较为复杂,数值模拟方法受到了极大的限制,因此需要新的试验技术测量旋转状态下转子叶片表面附面层的发展状态。本文采用表面热膜测试技术对某风扇叶片表面附面层分离/再附、转捩等流动现象进行了试验研究,获得了旋转状态下风扇叶片表面的准壁面剪切应力。试验结果表明,在上游尾迹周期性扫掠的作用下,叶片表面附面层转捩、再附点提前,分离泡范围减小。表面热膜测试技术可较为准确地捕捉旋转叶片表面附面层的转捩、再附点,为旋转状态下转子表面附面层的流动测量提供了一种解决途径。

重力场作用下的引信球转子动力学特性数值模拟

针对低速旋转弹引信球转子机构解除保险运动过程中的动力学问题,应用刚体动力学理论、欧拉动力学以及外弹道学理论,研究在重力场作用下的引信球转子动力学特性。通过分析引信球转子的力学环境,建立在重力场作用下的引信球转子动力学模型,并采用Matlab软件编制数值模拟程序;以典型引信球转子为例,通过吉尔算法进行数值模拟,得到有无重力作用下的球转子解除保险距离、动态平衡角和章动角随时间的变化规律。结果表明:在重力场作用下的低速旋转弹引信球转子的解除保险距离至少缩短14.00%,动态平衡角散布至少减小18.60%。低速旋转弹引信球转子机构的重力效应可以提高引信发火的可靠性,同时可以使球转子发生反转,但对解除保险可靠性的影响较小。

永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机冷却及热管理技术研究

低速大转矩同步电机(LSHTSM)在诸多领域有着广泛应用,针对现有低速大转矩永磁电机内部空间未得到充分利用,转矩密度较低且永磁体成本高、易发生高温退磁等问题,研究了一种永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机。首先,介绍了电机的拓扑结构及机械结构,针对电机结构复杂、温度难以快速准确计算问题,建立了电机精确热网络温度计算模型,详细推导了电机各特殊结构件之间的热阻数学模型,解析计算了电机各部件稳态温度,总结了电机温度分布特点。其次,针对电机结构特殊、散热困难问题,设计了一种双水冷方式的冷却系统,研究分析了冷却系统结构参数对电机冷却效果的影响,总结了特殊结构电机冷却系统设计原则。最后,分别采用有限元仿真与实验方法验证了所建立热网络温度计算模型的准确性以及冷却系统的有效性。

磁悬浮高速电机转子低频振动机理及抑制方法研究

磁悬浮高速电机,即磁悬浮轴承支撑的高速电机,转速超过10000r/min,可以直接与高速原动机或工作机相连,从而取消了原有的增速/减速机构,大幅提高设备效率。磁悬浮高速电机的功率密度高,体积比同等功率的传统发动机小得多,磁浮轴承可避免转子与轴承之间的接触和摩擦,无须润滑系统。采用磁悬浮高速电机代替高速驱动机中的传统驱动电机或发电机,如风机、压缩机等,可以使设备效率提高10%至15%,具有较高的经济价值。

控制力矩陀螺干扰传递模型的分析与实验研究

控制力矩陀螺(CMG)的振动干扰会对航天器姿态控制精度和稳定度产生不利的影响,目前尚缺乏有效的方法对其进行数学建模及分析。本文根据CMG系统中高速转子和低速组件两部分结构差异较大、难以用统一的方法进行数学建模的特点,提出了一种将解析建模和试验辨识相结合的系统建模方法来研究CMG的干扰传递模型,并进行了试验验证。试验结果表明:本文所建立的干扰传递模型准确无误,同时验证了"高速转子的不平衡振动是CMG高频抖动产生的主要源头"这一重要结论。

融合式叶尖小翼对低速压气机转子气动性能的影响

为了进一步揭示融合式叶尖小翼对压气机转子间隙流动的影响机理,采用数值模拟方法对低速压气机转子加装叶尖小翼控制间隙流动进行研究,着重考察了不同几何宽度及安装方式小翼对转子气动性能的影响。结果显示,叶尖小翼改变了转子中的泄漏涡轨迹,影响着叶片吸力面附面层的分离程度,适当几何宽度的压力面小翼可以在压气机转子效率略有降低的情况下使其失速点流量系数减小8.20%。

低速大扭矩永磁同步电机转子结构优化分析

低速大扭矩永磁电机的转子结构有较大的优化空间。分析了低速大扭矩电机的主要受力情况;对两种典型转子支撑结构进行了分析对比,得出了低速大扭矩电机最适合的转子结构,并对该转子结构进行优化分析,找出了转子结构刚度、强度与结构参数间的影响规律。总结归纳了低速大扭矩电机永磁转子结构的优化设计方法,为低速大扭矩电机的转子结构设计提供依据。

基于高频信号注入的IPMSM无位置传感器控制策略

为了提高无位置传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)的低速运行性能,提出一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测方法。采用注入脉振高频电压信号的方式,通过高频电流的幅值信息获取转子位置误差信号,对信号处理及数字滤波器设计进行分析。在此基础上,研究一种具有较强抗负载扰动能力的转子位置观测器,通过考虑负载扰动转矩动态特性,给出位置鲁棒观测器的理论设计方法,根据实际扰动转矩特点及位置观测期望误差,采用极点配置法设计反馈矩阵系数。通过IPMSM无位置传感器矢量控制系统进行了实验,结果验证了该控制策略的有效性。

支承刚度和轴向位置对某型对转发动机低压转子临界转速的影响

为提供某型对转发动机低压转子临界转速的设计和调整的理论依据,开展了该转子的临界转速随支承刚度和轴向位置变化规律的研究。以该转子为研究对象,采用有限元法建立了转子动力特性的计算模型,基于不同的支承刚度和轴向位置,运用转子动力学分析软件SAMCEF/ROTOR对低压转子的前4阶临界转速进行了系统的计算分析,揭示了低压转子前4阶临界转速随支承刚度和轴向位置的变化规律。结果表明:支承刚度对低压转子的临界转速有显著影响,而支承轴向位置对临界转速的影响较小。

基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置估计

为提升永磁同步电机无传感器控制技术在零/低速范围运行时的动态性能,提出一种改进的转子位置估计方法.首先,在α-β坐标系下建立永磁同步电机高频激励模型;其次,为提高转子位置估计性能,对基于外差法的转子位置估计方法进行分析,并提出基于补偿矩阵的转子位置估计方法;最后,在MATLAB/Simulink仿真环境下对比分析外差法与补偿矩阵两种方法的转子位置估计精度.仿真结果表明,所提出的方法不仅能获得较快的转子位置跟踪速度,而且能够保证较高的转子位置估计精度.

无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器

低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能,研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器,以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上,针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标,采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。

电动车用低速直驱稀土永磁无刷电机系统

针对电动车用伺服电机及其控制技术研究现状,提出一种低速直驱式稀土永磁无刷电机系统。该系统选用外转子永磁同步电动机(PMSM),转子磁路采用表面插入式结构。首先,分析外转子PMSM的结构特征,并对电机电磁方案进行研究;设计1台3 kW、6极的车用外转子PMSM,并完成样机制作及测试;其次,研究PMSM的无位置传感器矢量控制,并结合设计的电机参数,利用MATLAB/Simulink软件对伺服系统进行仿真分析。研究结果表明:外转子PMSM具有效率高、转矩密度大、适合低速运行等特点,可直接驱动电动车辆;采用"磁场有限元分析"结合"等效磁路计算"的方法,有利于提高电机设计分析的准确度;对该电机系统实施的无传感器矢量控制策略,取得了较好的效果;利用滑模观测器能够较准确地估算电机转速和跟踪转子位置,并对负载变化引起的扰动具有较强的鲁棒性。

低速预处理方法在悬停旋翼模拟中的应用

在可压缩方程的求解当中引入时间导数低速预处理技术,构造了能够同时处理低速和高速流场的统一数值方法,采用该方法对Caradonna-Tung旋翼的亚声速悬停状态进行了模拟,其中方程采用在旋转坐标系下求解,网格采用重叠网格进行模拟。数值结果表明,在加入低速预处理方法以后,流场的收敛速度得到了明显提高,更为适合对下洗速度场等细节的模拟;另外,在加入低速预处理以后,方程的各个特征值都处在同一量级,避开了因特征值差异带来的数值耗散过大的问题,提高了数值计算的精度。

串联式低温连续混炼中转子转速和停留时间对炭黑配方混炼胶质量的影响

基于低温混炼原理,利用自行设计研发的串联式连续混炼设备对炭黑配方胶料进行低温高分散混炼,该方法在保证基体胶和配合剂准确配比的前提下,实现了块状橡胶在135℃以下的低温连续混炼,从而在一定程度上保证了橡胶大分子链的完整性。本文通过实验探究了串联式连续混炼设备中连续混炼系统转子转速和连续混炼停留时间对于混炼胶质量的影响,结果表明:当连续混炼系统转子转速为30 r/min、停留时间为186 s时,所制备的混炼胶综合性能最好;同时将串联式低温连续混炼与密炼机高温混炼法相对比,发现前者制备的炭黑配方胶料分散度高、加工性和综合物理机械性能好,证明了其对炭黑配方胶料混炼具有较好的适用性。

对转发动机模拟低压转子高速动平衡试验研究

对工作在三阶弯曲临界转速以上的对转发动机模拟低压转子进行高速动平衡试验研究,实测得到了转子在额定工作转速范围内高速动平衡前和高速动平衡后振动幅值随转速的变化曲线,完成了全转速范围内的高速动平衡操作,取得了良好的平衡效果,掌握了该转子的平衡规律,基本解决了型号研制过程中的一项关键技术。

N200型汽轮机低压转子轴承振动分析及处理

通过对某电厂一台汽轮机启动过程振动数据的分析,判断出造成低压转子轴承振动大的主要原因是转子质量不平衡。采用高速动平衡的方法,使低压转子在开、停机过临界及3000r/min时的轴承振动均达到优良标准。