地面长导线发射机电流快速关断技术研究

发射机是地面人工源电磁勘探的关键装备,在相同发射电流条件下,极距越大,信噪比越高,探测效果越好.大极距所需长导线具有较强电感(地面1 km导线约有3 mH电感),发射电压1000 V,发射电流50 A,3 mH电感的电流关断时间为103.95μs,对于时间域电磁勘探,观测信号的信噪比与关断时间对数成反比,关断时间每下降10倍,信噪比提升10 dB.本文通过在发射回路中加入快速关断开关,引入辅助关断电压,形成电流高压释放回路,有望实现1 km长导线条件下的关断时间小于10μs,观测数据信噪比提高10 dB以上,具有重要的理论意义与工程价值.

基于新型励磁电流偏差计算的发电机转子绕组匝间短路检测

为对汽轮发电机的转子故障做出精准识别,本文基于转子磁极线圈匝间短路造成的发电机磁场损失,推导得出电磁转矩的实际值小于期望值这一特点,从而提出一种在线检测转子磁极线圈不稳定匝间短路的新型方法。该方法首先通过发电机的二维静态电磁有限元仿真获取机组运行的励磁电流理论值;然后进行多工况下的仿真计算,生成励磁电流关于有功和无功的三维曲面,利用二元插值法实现任意工况的发电机励磁电流理论值的快速求解;最后通过理论值与实际值偏差判断转子磁极线圈是否存在匝间短路。故障实例表明,该诊断方法可在保证计算速度及精度的前提下,实现对转子磁极线圈匝间短路的有效监测。

重复脉冲法在凸极转子绕组匝间短路检测中的应用探索

为了探索和推广重复脉冲检测法(RSO)在大型凸极式转子绕组匝间短路检测中的应用,参考在隐极发电机中的应用情况和经验,采取控制变量法,对某大型水轮发电机进行模拟试验,对比研究在不同的频率、波形、幅值和脉宽的激励信号作用下的响应和检测情况,得出了方波在传播过程中的衰减较锯齿波的小、信号传播中的衰减随频率上升而增大、脉宽过大时不利于故障判断、增大激励信号的幅值有利于提高故障检测的灵敏性等结论。

新型零电压零电流谐振极型软开关逆变器

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

感应电机调速系统新型滑动模解耦与自校正控制

文章分析和设计了一类新型感应电机调速系统，整个系统分成内、外环。论文首先通过适当选择坐标框架，提出一个简明的感应电机数学模型，并以此为基础，在内环设计了一个滑动模转矩控制器，因而它不但可实现转矩和磁通的解耦控制，而且对电机参数变化和外界干扰还具有较强的鲁棒性。外环的设计则引入自校正控制器——零极点配置控制器（含实时参数辨识）。仿真结果表明，整个系统在外环采用自校正控制后能进一步提高系统的鲁棒性和改善动态跟踪性能。

多极隐极发电机励磁绕组匝间短路时的定子分支环流谐波特性

为研究多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障机理,揭示多极隐极发电机励磁绕组匝间短路特性,详细推导了多极隐极发电机空载运行时励磁绕组正常与故障状态下,励磁磁动势、定子空载电动势及故障后定子绕组并联支路间环流的表达式。对比分析了故障前、后定子相绕组感应电动势以及定子分支环流,揭示了转子极对数p与故障后定子感应电动势及定子分支环流谐波次数之间的关系;并对励磁绕组短路位置相同、短路程度不同以及短路程度相同、短路位置不同时的谐波环流特性进行了分析,进而得到了定子分支环流与励磁绕组短路位置及短路程度间的关系。以一台核电半速隐极发电机为例,对励磁绕组同位置、不同程度以及同程度、不同位置的短路过程进行了仿真,仿真结果与解析结果一致,验证了理论推导的正确性,为多极隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线定位提供了理论基础。

自校正PID在加弹机温控器中的应用研究

为了提高加弹机温度控制系统(TCS)的控制精度和减小其设计复杂程度,提出了一种基于自校正比例-积分-微分(PID)控制技术的加弹机TCS实现方法.根据温控对象的结构特点以及工作环境,利用热力学原理建立了离散数学模型.通过极点配置方法设计了加弹机温控器自校正PID最小相位控制系统.利用递推最小二乘法进行了系统系数辨识,并引入遗忘因子以提高TCS的模型跟踪性能.实验以及工业现场应用表明,该方法设计和实现较为简单,能够满足加弹机TCS的多通道要求,温控偏差可以控制在±1%以下.

三相软开关谐振极型逆变器的电路动态分析

为减小逆变器的开关损耗,提高逆变器的转换效率,提出了一种新型软开关三相谐振极逆变器,并进行了电路的动态分析。该逆变器在直流母线之间串联了三个电解电容,来稳定直流母线电压,同时限制谐振电容和开关器件的承受的最大电压。文中对三个电解电容在每个工作模式中的电压变化进行了详细的动态理论解析。理论解析表明负载电流变化时,电解电容的电压也会随负载电流变化。实验结果表明:直流母线间的三个电解电容的电压变化符合理论分析,电解电容的电压变化对输出电压基本没有影响。

隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的多回路电感参数计算

为了对故障中各种电气量进行准确仿真分析以揭示隐极同步发电机励磁绕组匝间短路的故障机理,需要准确计算电机的各种参数,尤其是与发生匝间短路的励磁绕组有关的电感参数。从隐极同步电机分布式励磁绕组在各极下的单个同心式线圈出发,应用气隙磁导的概念和谐波分析的方法计算与单个励磁线圈有关的电感参数,并按照故障的励磁绕组的实际连接情况进行叠加,得到了与励磁绕组各回路有关的多回路参数模型。该模型考虑了励磁绕组故障回路产生的各种谐波磁场的作用,并通过具体算例间接说明了其合理性。将该参数模型用于励磁绕组匝间短路故障的多回路计算,计算结果与样机实验吻合,验证了参数模型的准确性。

隐极发电机励磁绕组匝间短路故障定位及短路匝数估算

为实现对发电机励磁绕组匝间短路故障的在线检测与保护,以一台12 kW、3对极隐极同步发电机为例,采用多回路法对该样机负载运行时发生的励磁绕组匝间短路故障进行计算,并与实验进行了对比分析;基于计算与实验结果,分别探讨了分布式励磁绕组的故障位置及短路匝数对故障特征量的影响;在此基础上,提出利用定子分支谐波电流进行故障定位及短路匝数估算的新方法,为隐极发电机励磁绕组匝间短路故障在线检测与保护方案设计奠定了理论基础。

新型三相谐振极软开关逆变器

为提高三相逆变器的转换效率,提出了一种新型三相谐振极软开关逆变器拓扑结构,通过在每相桥臂上增加结构简单的辅助电路,实现了主开关的零电压软开通和零电流软关断.逆变器主开关采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)时,都能实现无损耗切换,解决了MOSFET内部结电容造成的容性开通损耗问题和IGBT拖尾电流造成的关断损耗问题.分析了电路的工作过程,实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.

隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析

考虑到转子匝间短路会在定子回路产生与极对数和定子绕组形式有关的偶数次和分数次不平衡电流分量,首先基于不平衡电流谐波分量产生的各次谐波磁动势,推导了转子在定子直角坐标系中不平衡磁拉力(UMP)的表达式,并根据故障时定、转子磁动势的特点,得到了故障后UMP的频率分量表达形式,形成了一套完整的故障时UMP特征分析方法。用该方法对不同极对数的隐极发电机样机转子匝间短路故障进行了分析,并通过基于ANSOFT软件的场路耦合计算得到了故障中转子电磁力的数值结果。仿真结果符合理论分析的UMP特征,验证了所提出的转子受力分析方法的正确性。理论分析与仿真结果均表明,不同极对数和定子绕组形式的发电机故障时转子UMP的谐波特征不同,为机电信息融合的转子匝间短路故障监测奠定了基础。

自行车转弯问题的研究

自行车转弯问题是一个典型的原始物理问题.文章分析关于该过程的一个较精细模型,并计算转弯倾角,所得结果在考虑实物尺寸量级之后与传统的直杆模型结果相差很小.此类原始物理问题可以更好地训练学生思维能力,对大学物理教学具有重要的启示作用.

大型电机磁极线圈匝间绝缘中频试验技术研究

从分析现有磁极线圈匝间绝缘试验技术的不足出发,通过分布参数等效电路研究了磁极线圈匝间电压的频率分布,再通过对典型磁极线圈的具体仿真分析确定了合适的试验电源上限频率.提出了利用高压大功率电力电子开关技术和并联谐振电路技术开发大型电机磁极线圈匝间绝缘试验,采用中频高压电源的技术方案,并结合典型的磁极线圈具体参数对技术方案中的关键技术环节进行了仿真分析.结果表明,技术方案是可行的.利用这种电源进行磁极线圈匝间绝缘试验可以克服现有磁极线圈匝间绝缘试验技术存在的不足.

LHT100推力器磁场工程设计的关键参数研究

为了实现理想磁场,对LHT100推力器磁场工程设计的关键参数进行了系统研究。基于经典磁场理论,采用有限元分析方法,分别从线圈安匝数、磁极间距和磁屏三个关键参数开展仿真研究,得到各关键参数与LHT100推力器磁场形貌及强度的相互关系。研究结果表明:当内外线圈安匝数分别为800A和400A;磁极间距为27mm,采用磁屏设计时可获得理想磁场,对该理想磁场进行测试验证,最大误差小于5%。

转向直拉杆锻模型腔的电火花加工

以微型车转向直拉杆零件锻模型腔的电火花加工为例 ,对锻模型腔的电火花加工方法 ,电极的设计方案与制造工艺进行了分析和探讨 。

隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型

采用多回路法计算发生转子匝间短路故障时隐极发电机的定、转子电流,基于计算结果,按照发生转子匝间短路故障时电机各回路的实际构成方式,对故障时的气隙磁场进行了分析,得出气隙磁动势和磁密的计算模型;通过求解Maxwell应力的积分,得到转子不平衡磁拉力。对一台1对极隐极模拟样机进行转子匝间短路实验,实验结果验证了计算模型的正确性;将所提计算模型得到的结果与ANSYS仿真结果进行对比,结果证明所提计算模型具有耗时短、效率高的优点。

基于自校正PID的加弹机温控器

针对加弹机温控系统通道数目多、精度要求高、影响因素复杂等问题,在对当前温度控制所采用的方法进行广泛调研的基础上,提出了一种基于自校正PID控制技术的加弹机温控方法。分析了加弹机温度控制的特殊性,阐述了现有温度控制的一般处理方法及存在的问题,并指出自校正PID控制技术的优势。运用热力学方程建立温控对象的离散数学模型,并对模型参数辨识进行了深入探讨,利用极点配置方法设计了温控器,给出了加弹机温控系统的实施方案。工业现场实验证明该系统实用有效,精度满足要求。

二滩水轮发电机绝缘结构的优化研究

论文对定子铁芯绝缘、罗贝尔线棒绝缘结构、主绝缘结构、定子槽部固定结构、转子匝间绝缘结构及极身绝缘结构等进行了优化研究 ,将优化研究结果应用到实际当中 ,获得良好效果。

在线调节加权阵的分散自校正控制算法

本文应用分散控制原理,提出了一种把大系统分散成多个子系统来处理的在线调节加权阵的分散自校正控制算法,算法兼具最优性能和极点配置的优点,适用于开环不稳定和非最小相位系统以及输入输出维数不等的多变量系统。仿真结果证实算法具有满意的控制效果。