为解决反作用飞轮用永磁无刷直流电机的电磁设计问题,提出了一种采用有限元法与磁路法相结合方式进行电机电磁设计的目标设计法。根据飞轮电机有效电磁气隙宽、径长比大的结构特点,推导了电枢尺寸与机械特性、有效电磁气隙、径长比等参数间的关系表达式,得到新的电枢尺寸计算公式;利用磁场逆问题求解策略结合等效气隙磁通密度方法。给出磁钢尺寸的计算模型;最后描述了整个电磁设计过程。与一台最高转速为6000 r/min、角动量为5 Nms的反作用飞轮驱动电机的对比验证表明,该方法最大设计误差为2.89%。精度较高。该方法不受传统方法取值思想的限制,目标明确,速度快,适用于大的有效电磁气隙,大径长比结构的飞轮电机的电磁设计。
开关磁阻电机具有转子结构简单坚固、无励磁源的优点,为实现其全周期工作方式和定子磁链的双极性变化,提出一种电励磁磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入励磁绕组,实现电机的全周期工作能力。介绍电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计,重点与分裂绕组开关磁阻电机(全周期工作)的电磁性能进行对比研究。有限元仿真结果和样机实验结果表明:磁通切换电机具有双极性磁链、高正弦度反电势、适合运行无刷交流场合,两种电机总铜耗相等时,前者具有更高的转矩(功率)密度。
为了研究具有特殊结构的新型外永磁转子爪极电机的转矩密度和齿槽转矩,在对电机的结构、材料、特点以及运行机理进行分析的基础上,对转矩密度和齿槽转矩的计算公式进行推导,从理论上分析出外永磁转子爪极电机转矩密度和齿槽转矩比常规交流电机高的本质。利用有限元分析软件,对电机进行三维电磁场分析,运用场的方法计算出齿槽转矩和电磁转矩,分析外永磁转子爪极电机极数对转矩密度和齿槽转矩的影响,通过对样机的实验证明公式推导和仿真结果的正确性。理论分析、仿真计算和实验结果表明,外永磁转子爪极电机的转矩密度比传统电机大,而且具有特有的齿槽转矩特性。
提出了一种新型旋转式压电惯性电机,利用压电双晶片振子作为驱动元件,用锯齿波作为激励电信号产生惯性冲击力使电机旋转。分析了旋转式压电惯性电机的驱动机理,建立了压电振子的动力学模型,求解了振子的自由振动固有频率和模态函数。分析了影响压电振子固有频率的系统参数及其影响规律。计算结果表明梁端部模态函数值与质量系数瑾的值成反比。这些结论为压电惯性电机的设计和进一步的研究提出了新的思路和方法。
全面分析了双馈型风电机组网侧换流器在正常工作和故障情况下的无功调节能力,提出了相应的网侧换流器无功控制策略来充分利用其无功调节能力以改善风电场的并网能力。采用DigSILENT/PowerFactory 14.0,搭建详细的双馈型风电机组模型,并接入等效弱电网。仿真结果验证了提出控制策略的有效性:正常工作情况下,网侧换流器产生的无功功率可以很好地抑制风速变化引起的电压波动;故障情况下,网侧换流器能产生接近自身容量的无功功率,在一定程度上提高故障发生后电压的恢复能力。
该文提出了一种新型12/8极电励磁双凸极轮毂电机的结构。采用有限元方法对电机内的磁场进行计算,得出了电机空载时的磁场分布,并研究了不同励磁电流下电机的气隙磁密特性、磁链特性以及反电势波形,所得结果为电机负载时选择励磁电流和换相角度提供了依据。
普通位置传感器在高转速下无法实现高精度的电机转子位置反馈,严重制约高速电机伺服控制发展。针对此问题,提出了一种可以在高转速下精确反馈转子位置的单对极磁电编码器,并针对其反馈滞后的特性提出了可保证控制精度的补偿方法。同时设计了实验系统,对一台600W、4对极、额定转速20000r/min 的永磁同步电机进行控制实验。实验结果表明,此方法有效地利用位置传感器实现了高速电机的伺服控制。
电机出厂检测非常重要。为了确保质量控制,目前电机厂多是通过操作者听电机声音判定噪声故障。而该文将研究模式识别技术在小型电动机生产线上电机故障检测中的应用。由于工业现场环境,系统首先采用小波分析对振声信号进行消噪,提取有用信号。再利用小波技术多分辨率特点和小波能谱熵提取故障信号的特征信息,最后结合概率论参数区间估计法获得小波熵带,对故障电机自动识别。
本文在深入研究抽水蓄能发电电动机电磁设计若十系数计算原理基础上,建立了数值模型并对ALQUEVA水轮发电机,白莲河、宝泉和广卅I抽水蓄能发电电动机的相关系数进行了计算,为电机的准确设计提供了条件。文中还提出了在电机主要结构保持不变的情况下,通过调整阻尼条在极靴表面的分布来改善电压波形的方法,从而有效地拓宽了电机的可选槽数。此方法已应用于哈电发电电动机以及常规水轮发电机的设计中。
发电电动机的特点、额定容量、功率因数、额定转速和电压、电压调压范围以及结构型式、冷却方式、起动和制动方式等方面进行了较全面的总结和分析,并介绍了黑麋峰和白莲河抽水蓄能电站发电电动机的参数,可供参考。
内置式永磁同步电动机(IPMSM)弱磁高速运行时,逆变器开关管的信号突然消失会导致电动机系统处在不可控发电运行状态。此时,逆变器的续流二极管组成不可控整流桥,电流由电机通过整流桥整流,然后流向直流侧电池。文章首先建立了系统的数学模型,然后通过对系统运行过程进行仿真分析,求得电池吸收能量值和整个过程反馈能量值。接着,为避免不可控发电对电池、电机、逆变器以及其它系统组成部分的损害和有效地对电池进行充电,对电路提出了改进措施。
介绍了基于物理机理原则开发的STAR一90仿真支撑平台。并基于此平台建立了抽水蓄能机组全范围仿真系统中的水泵水轮机数学模型、发电电动机数学模型、励磁机数学模型以及限时调节控制方式和限压调节控制方式下的调节控制模型,并介绍了抽水蓄能电站各种运行工况及其相互间的转换;在STAR一90仿真支撑平台上动态运行上述模型得出了仿真结果,仿真结果与实际机组运行工况一致,完全满足抽水蓄能电站运行人员的培训要求。
为了更好地反映并网风电机组的动暂态运行特性,提出了考虑变桨系统的风力发电机组运行性能研究。在阐述变桨距控制原理的基础上,建立了以变频三相感应电动机作为驱动电机的变桨控制系统数学模型,并对其变桨距控制性能进行仿真。结合考虑变桨电机驱动特性的变桨系统控制模型,建立了并网笼型异步发电机组的动态数学模型。对额定风速以下和额定风速以上的并网异步风力发电机组动态运行性能进行仿真,并与不考虑变桨电机驱动特性时的机组运行性能进行比较。结果表明,建立的变桨控制系统能实现桨距角的准确控制;考虑变桨驱动电机特性的风电机组模型更能体现机组的动态特性,尤其是在额定风速以上情况。
基于直流电机驱动低速永磁同步发电机的风力发电模拟平台,提出了一种各种风速下最大风能捕获(MPPT)新型实现方法,即由上位机模拟风场,基于最佳叶尖速比(TSR)控制永磁发电机的转速,直接控制直流电动机的功率来模拟风力机捕获的最大风能。基于这种控制策略,对各种风速下的永磁发电机无速度传感器控制、变桨距控制、最大风能的单位功率因数并网控制进行了仿真;在额定风速以下,进行了发电机侧MPPT实验。仿真和实验结果验证了这种永磁直驱风力发电MPPT新策略的正确性和可行性。
针对发电机变电动机运行的异常运行方式,分析了常规火电厂及核电厂的保护设置,提出了由于核电厂的汽轮机低压缸的叶片更长,应装设正向低功率保护。给出了正向低功率保护、逆功率保护的逻辑及建议的整定值。提出了为了保护整定值的正确动作,建议正向低功率保护,逆功率保护使用测量级的电流互感器。
水蓄能机组起动频繁,转子可以正逆两个时针方向转动,绕组绝缘反复经受电磁、热、机械应力的冲击,从而对绝缘系统的可靠性和稳定性提出了比普通水轮发电机更高的要求。本文对发电电动机定子铁心,定子绕组和转子绕组三个部分中相关的绝缘问题展开扼要的说明和分析,总结其绝缘结构设计与制造工艺特点,为今后国内大型发电电动机的绝缘系统优化提供参考依据。
定子直线振荡电机采用谐振弹簧式设计,电机工作特性与运行频率直接相关。为了使双定子直线振荡电机能够获得较好的工作性能,基于气体力负载等效线性化,对于电机进行了数学建模,从理论上分析了电机运行频率对于其工作特性的影响,并通过实验进行了验证。实验结果表明,直线振荡电机的等效机械谐振频率不仅与动子质量及弹簧刚度有关,还会受负载影响而变化,随排气压力的增大而增大;而电机功率因数则在空载状态下存在两个为1的最大值。当工作频率接近机械谐振频率时,电机达到同样的排气压力所需的电流及输入功率最小,效率最高;但此时功率因数并不为l,其大小与负载及驱动频率有关。为保证电机高效稳定的运行,应根据电机工作特性曲线确定额定负载所对应的机械谐振频率作为电机的额定运行频率。
针对目前已有动磁式直线振荡电机结构复杂、漏磁较大等问题,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机,其具有动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合应用于冰箱压缩机等领域。基于建立的电机等效磁路模型推导出了电磁推力表达式,阐述了该电机电磁推力产生的机理。解析公式显示,电磁力系数与电机结构参数及永磁体材料属性等有关,而与动子位置无关。为验证磁路模型并对于电机进行进一步分析,建立电机三维有限元模型,分析了气隙磁场特性并研究了永磁体与外定子轴向长度配合对于动子有效行程的影响。实验结果验证了模型的正确性,分析结果为该电机的优化设计提供了依据。
为探索电机局部放电检测新方法,分析电机局部放电机理和国内外对电机局部放电监测研究状况,提出利用超声法对电机局部放电进行监测。为此,构建电机定子绕组存在的几种典型局部放电模型和实验硬件系统,并进行放电实验。在局部放电实验室,采用一种窄带超声传感器对几种典型局部放电超声信号进行采集。对相同条件下采集到的各种模型局部放电超声信号特性进行分析和比较。实验结果分析表明,不同类型的局部放电,无论其超声信号波形还是频谱特征均存在差异。因此,可以对电机局部放电超声信号进行特征提取,为实现基于超声法的电机放电故障模式识别奠定了基础。
针对双模式混合驱动装置电机的参数匹配,提出了一种多目标优化的方法。在研究双模式混合驱动装置动力输出特性与电机功率间关系的基础上,以驱动功率利用率和电机功率为优化目标,利用Matlab和Isight软件进行了建模和求解。并根据计算结果中电机转速转矩工作点分布对电机A,B的外特性进行了设计,有利于进一步降低电机功率,改善系统优化匹配设计。
在介绍三自由度平面电机的结构和工作原理之后,提出执行器的电磁力方程和平面电机的运动控制方程,推导合外力和执行器水平电磁力的转换方程,提出平面电机的三自由度解耦控制策略。设计三个自由度的位置伺服控制算法,进行单自由度定位和三自由度同时定位实验。平移运动的上升时间为0.1s,稳态误差为10μm,旋转运动的上升时间为0.07s,稳态误差为0.1mrad。实验结果表明:三自由度解耦控制策略可行,系统的动静态特性理想。
开关磁阻电机具有转子结构简单坚固、无励磁源的优点,为实现其全周期工作方式和定子磁链的双极性变化,提出一种电励磁磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入励磁绕组,实现电机的全周期工作能力。介绍电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计,重点与分裂绕组开关磁阻电机(全周期工作)的电磁性能进行对比研究。有限元仿真结果和样机实验结果表明:磁通切换电机具有双极性磁链、高正弦度反电势、适合运行无刷交流场合,两种电机总铜耗相等时,前者具有更高的转矩(功率)密度。
D-S证据理论作为一种非精确推理算法具有独特的优势,非常适用于存在大量不确定性因素的电机故障诊断工作。提取故障电机的状态特征量,并将其按时域、频域、奇异值分解为多个子参数空间。在此基础上,采用并行BP神经网络及模糊聚类系统对电机故障进行局部诊断。将每个局部诊断结果作为独立的证据体,构造相应的信度分配函数。结合电机故障的信息融合诊断模型,将基于D-S证据理论的决策融合的方法应用于电机故障诊断。通过对案例进行分析,实现了利用多证据体的融合信息对电机故障状态进行诊断,其诊断结果验证了D-S证据理论在提高电机故障诊断的准确性和灵敏性方面的作用。
为了解决用于低压大电流电机传动系统的逆变器并联控制问题,对跟踪参考电流方式的主从式矢量控制系统进行了研究。在建立电机电流和并联逆变器环流等效电路模型的基础上,分析了电机电流和环流的控制原理,提出了跟踪参考电流方式的主从式矢量控制策略,并从电机稳定性能角度研究了电流调节器的设计原则,最后对控制系统性能进行了仿真和实验分析。研究结果表明:该控制策略间接引入了均流环控制,能有效减小并联逆变器之间的环流;通过对电流调节器参数的合理设计,使得电机具有较好的稳定性能和动态性能。
用静止电源实现感应电机叠频法等效温升实验需要考核静止电源质量和对电机损耗的影响。优化设计的滤波单元使电源输出电压的谐渡电压因数小于0.015的国家标准要求。通过仿真实验分析,总结出实验过程中叠加电压和叠加频率变化对实验准确性的影响规律,给出了使用发电机组和静止变频电源进行叠频实验的实现方法和要点。并分析了叠频实验时机组电源和静止电源对电机铜耗、铁耗、机械损耗和杂散耗量的影响。通过对采用发电机组叠频和静止电源叠频温升实验结果与直接负载温升实验结果进行比较分析,铁心和绕组温升分别为66.5K、62K,61.3K和66.7K、61.8K,57.6K,因此静止电源叠频实验法能满足电机温升实验的要求。
过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。
针对多电机速度伺服系统的需求,以及现有驱动控制器的不足,设计一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的驱动控制平台。采用浮点DSP作为主控制器,完成控制算法计算、接收控制指令、处理电机速度同步等功能;采用低成本FPGA作为从控制器,实现双口RAM、PWM发生、A/D采样控制和速度检测等功能。采用自顶至下的模块化设计方法,实现了DSP的程序设计和FPGA的功能设计。以2台无刷直流电动机(BLDCM)为控制对象,对驱动控制平台进行了功能验证。仿真和实验结果表明,该平台能够有效地同时完成对2台电机的速度伺服控制功能,并且该平台结构简单,具有良好的功能扩展性。
针对一种改进的径向驱动式啮合电机结构,采用有限元方法分析了磁场特性,依据有限元计算结果建立电机的非线性分析模型,将模型与控制协同对径向驱动式啮合电机的动态特性进行仿真分析。研制与仿真模型结构参数完全相同的物理样机,采用不同的控制方式和负载转矩对样机进行加载实验。结果显示:实测负载转矩与仿真分析得到的负裁转矩较为接近,从而验证了有限元仿真模型的准确性和有效性;在开环控制时,细分磁极换相控制节拍,并且调整绕组电压能够有效增大输出转矩和减小脉动。
针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法。基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型。采用二分法设计了功率为0.5kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机。用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁场分布,确定径向悬浮力和定子转矩绕组及悬浮力绕组电流之间的关系,并得出电机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律。结果表明:采用二分法设计的样机,当电机转矩绕组电流和径向悬浮力绕组电流为额定电流2.7A,电机气隙为0.35mm,转子径向悬浮力为200N,能够实现转子悬浮。
按多规格电机共冲片的设计原则,以追求各规格电机的有效材料成本最低和运行效率最高为混合目标,建立了适用于系列电机优化设计的数学模型。结合电机设计的工程实际,对模拟退火算法进行了适应性的改进。应用所建立的模型和改进算法,对新型YKK系列中型高效高压电机进行了整体优化。计算结果表明,整个系列内各规格电机的效率都提高了l%以上,达到或超过高效电机标准。同时新系列型谱中不仅电机的规格数和容量有所拓展,与原系列相比相同容量的电机被安置在更低的中心高内。电机有效材料的用量也平均减少20%以上。即使考虑到新设计采用了好的导电、导磁和绝缘材料,优化设计的效果还是显而易见的。优化设计结果已经用于实际生产。
解决用于大功率电机传动系统的逆变器并联控制问题,就如何改变各逆变器瞬时参考电压的控制方法进行研究。在建立电机电流和并联逆变器环流等效电路模型的基础上,分析电机电流和环流的控制原理,继而提出基于改变逆变器瞬时参考电压的主从式矢量控制策略。并给出系统均流控制具体的实现方法,最后对控制系统性能进行仿真分析。结果表明该控制方法实现了电机电流和并联逆变器环流的独立控制,不仅能有效减小并联逆变器之间的环流。而且电机的动态控制性能仍能达到单个逆变器供电的电机传动系统的性能水平。
速电机由于体积小、功率密度大和效率高等优点,符合节能减排经济发展需要,成为电机领域的研究热点之一。在高速旋转机械中,转子振动将逐渐成为制约电机正常运行的瓶颈。因此,研究电机的振动特性对于电机的高速可靠运行是非常必要的。电机转子振动的来源主要包括偏心产生的离心力和不平衡磁拉力,本文采用有限元及Newmark积分法计算转子在不平衡力作用下非线性不平衡响应,用样机振动实验验证计算方法的正确性,通过机组振动实验分析轴系振动产生的原因。研究表明,电机的振动主要为离心力产生基频振动及由于转子动偏心产生的10倍频不平衡磁拉力的振动;其次是2倍频的振动。根据振动产生的主要原因提出相应减小振动的措施。
为提高电机磁链观测器的观测性能,实现磁链的准确观测,提出一种RBF神经网络定子磁链观测器。采用RBF神经网络重构基于电压模型的带幅值和相位补偿的变截止频率定子磁链观测器,使磁链观测器的截止频率能跟随电机定子电信号频率的变化而变化。RBF神经网络磁链观测器实现了变截止频率,结构简单,自适应能力强,无直流偏移和初始相位问题,可在定子电信号频率变化和负载变化情况下实现较为精确的定子磁链观测。实验结果证明了方法的有效性。
介绍了倒频谱分析的基本原理及在电机故障检测中的应用。对于电机运行过程中所形成的耦合故障导致故障类型识别困难的问题,提出了运用倒频谱分析与小波分解相结合的电机故障检测方法。它能将功率谱上成族的边频带谱线简化为更易于观察的单根谱线,将两者优势相结合,实现电机耦合故障分离和故障特征提取,为电机复合故障诊断提供了新的途径和方法。
针对弱混合动力汽车中带式驱动启动发电机(BSG)的励磁绕组驱动电路存在的非线性问题,以及发动机舱各种外部干扰导致传统的PWM技术难以使控制电流输出达到最优的问题,依据滑模变结构控制理论,采用电流观测器的方法,建立BSG电机励磁绕组驱动系统的数学模型,给出电流观测器的控制算法,利用滑模变结构控制鲁棒性好的优势对BSG电机励磁电流进行在线整定。仿真和试验结果表明,该方法的阶跃响应时间为10ms,跟踪电流最大超调小于5%,增强了系统的自适应能力,提高了BSG混合动力轿车启动性能,并且具有较好的电流跟踪效果,降低了成本。
串激电机特点显著,在家用电器和电动工具中得到了大量应用。该文根据串激电机的数学模型,在Vissim软件平台下,对串激电机进行了建模和仿真,研究了电机各物理参数(包含电阻、摩擦系数、电动势系数等)对电机稳态特性或瞬时响应的影响,并得出了比较有价值的结论,对电机的设计和使用具有一定的参考意义。
传统硅钢电机耗电量大,并且在高频运转时因铁损急剧增加、铁芯温度迅速升高导致电机故障的问题。采用非晶舍金材料代替硅钢材料制造新型感应电机。阐述运用Ansoft软件对传统电机和非晶材料电机的定子和转子进行仿真比较,证实非晶材料制作的电机具有节能、高效和较高安全性等优点。
在对轴向分段式外永磁转子爪极电机的结构特点以及运行机理进行分析的基础上,建立了其等效磁路模型和电路模型,并编写了该种电机的电磁设计仿真程序,对该种电机的运行情况进行深入研究;为了准确得到电机的各种参数,对该种电机进行了三维电磁场分析,运用有限元工具软件分析了它的磁通密度分布及空载反电动势的情况;并提出一种场路耦合仿真方法实现了对该种电机及其控制系统的整体运行情况的仿真;最后在理论研究的基础上提出了该特种电机的设计特点和设计方法,并研制了一台12极实验样机;通过样机实验结果与理论分析的对比,验证了理论工作的正确性和可行性,为深入研究该种爪极电机奠定了基础。
对我国电机系统能效现状和空压机系统进行介绍的基础上,对空压机系统的性能测试和数据处理系统进行了阐述。通过系统分析实例证明了应用系统方法对空压机系统进行性能测试和分析,对于提高空压机系统能效具有重要意义。
在分析双馈感应风力发电机运行特性和传统最大风能追踪控制策略的基础上,提出了一种基于约束因子限幅控制的双馈电机有功功率平滑控制策略,给出了约束因子α的表达式和取值规则。在matlab/simulink仿真平台上,搭建了一个9MW的风电场与2台同步电机的互联系统。实验结果表明,与传统的最大风能追踪控制策略相比,所提控制策略能平滑双馈电机的有功功率输出,明显减小同步发电机的转速波动,改善了电网的频率。
针对三相PWM驱动电机系统难以建立用于预测干扰的准确的高频干扰源数学模型这一问题,提出将整流桥和逆变器两个干扰源分开进行研究的方法。采用傅里叶变换法建立整流桥的干扰源模型,采用双重傅里叶积分法建立逆变桥产生的共模和差模干扰的干扰源数学模型,把PWM载波和基波用两个独立周期的时变函数来描述,将其共同作用的函数作为被积函数,并详细推导了正弦脉宽调制技术的内外积分线的确定过程。最后通过实验结果和仿真结果的比较,验证了所建立整流桥和逆变器的干扰源模型的正确性,因此该数学模型可作为三相PWM驱动电机系统的传导干扰预测的干扰激励源。
随着工业自动化程度和对产品质量要求的逐渐提高需要,这种需求为多台电机的同步控制提供了发展的空间。,单台电机驱动在某些场合已经不能满足现代化发展的目前对多路电机的同步控制主要有非耦合和耦合控制两种。在传统耦合控制中当从电机负载突变时,因主电机没有对从电机运行状态的跟踪,因而造成了主从两台电机间的失步。基于模糊控制器对多电机传统耦合控制方式进行改进。并以模糊控制器为核心,应用Matlab/Simulink进行建模仿真,结果表明改进后的多电机同步控制系统具有良好的同步性和稳定性。
简述了永磁球形多自由度电机的优越性能,首次提出了永磁球形多自由度电机的分类,重点介绍了国内外的永磁球形多自由度电机最新研究进展和研究中遇到的问题,并探讨了永磁球形多自由度电机的发展前景和趋势。最后在三维有限元软件环境中对一种永磁球形三自由度电机的转矩特性进行了仿真计算,给出了仿真结果,对电机转矩特性进行了分析和讨论。
合理选择电机容量具有重要意义,而电机容量可根据电机转速和负载转矩确定。此处提出利用级联BP神经网络估计电机转速和负载转矩的方法,将两个神经网络级联,第一级网络输入为电机定子电压,输出为定子电流和转速;第二级网络输入为第一级网络的输出,输出为负载转矩,形成了级联BP神经网络模型,实现了异步电机转速和负载转矩的同时估计。实验结果表明,该方法能较准确地估计出异步电机的转速和负载转矩。
根据无轴承电机转子悬浮力产生机理,针对一类表面贴装式永磁型无轴承电机提出了基于转矩绕组气隙磁场定向的解耦控制算法,根据转子磁场定向坐标系统中电机数学模型推导出气隙磁场定向坐标系统中电机电磁转矩、气隙磁链以及可控悬浮力数学模型,在此基础上构建了永磁型无轴承电机转矩绕组气隙磁场定向解耦控制系统,有效解决了转子磁场定向控制存在的缺陷.仿真结果证明了提出的控制算法的正确性与可行性。
针对异步电机形成复合故障时电流频谱存在的故障频率成分难以准确分离的问题,结合小波降噪算法与共振解调技术,提出一种异步电机复合故障分离方法。依托小波优良的时频局部化特性,有效地区分信号中的突变部分和噪声,实现信号的降噪;利用软件方法实现共振解调,构造带通滤波器提取共振信息。利用Hilbert变换进行解调分析得到包含故障特征信息的低频包络信号,经过低通滤波、频谱分析后实现异步电机耦合故障分离和故障特征提取。实验结果表明,该方法使复合故障情况下的异步电机电流信号的故障特征频率更容易识别和分离。
建立高转速振动电机的d-q系统数学模型,指出通过调整电机铁心长度、线圈匝数可优化设计电机的起动过程,控制电机的起动时间。分析了实例电机起动过程的转速特性曲线、转矩特性曲线、电流特性曲线,指出高转速振动电机起动过程中,转速变化存在近似线性特征,不存在“超同步现象”和转矩特性“摆动现象”。
传统的电动车用轮毂电机采用电机与控制器分离的结构,散热性、抗干扰能力差。该文引入并介绍了一种具有自主专利的控制器与电机~体化新型结构的轮毂电机,在此基础上,提出了对应的控制策略,并在PWM-ON调制方式下,通过分析上桥换向和下桥换相时对电磁转矩脉动的影响,提出在不同的速度阶段通过改变PWM占空比的方式消除和改善转矩脉动的控制方法。文章对硬件电路和软件设计进行了介绍,通过实验以及结果分析论证了方案的可行性。
概述了无轴承电机的优点,总结了无轴承电机的几种基本结构,详细介绍其研究进程。综述了无轴承电机的应用现状,重点论述了其在生物工程、半导体工业、食品化工以及飞轮储能等领域的应用概况。最后总结了无轴承电机及其驱动控制的相关技术基础。
内置式永磁同步电机具有高功率密度,高效率和强弱磁能力的优点,在伺服系统中广泛应用。电流控制策略是内置式永磁同步电机(IPM电机)矢量控制中的关键问题,目前广泛应用的控制方式有四种,分别是id=0控制,最大力矩电流比控制,cosφ=1控制,恒磁链控制。不同的电流控制策略和凸极系数对IPM电机的影响仍少有研究。但实际上却很有意义。该文全面分析了在不同凸极系数下各种电流控制策略对IPM电机的影响,并通过计算及仿真给出了各种特性曲线。从而可根据特定凸极系数的IPM电机选用合适的控制策略,以期获得较佳的控制性能。
为了研究电压偏差条件下笼型感应电机的损耗特性,以一台Y225M-8型22kW电机为例,利用场一路耦合时步有限元法,在额定电压±10%范围内,定量分析电机带轻载及额定负载时各项损耗的变化情况,并进一步针对Y系列3种不同容量电机,得出其在电压偏差条件下带不同负载时总损耗变化的一般规律。经损耗分析发现,无论在欠电压还是过电压下,满载总铁耗均明显高于轻裁总铁耗,而铁耗中的附加铁耗通常要高于基本铁耗。对5.5kW和22kW电机进行实验研究,通过对比其在额定电压下满载运行时实测和计算损耗值,验证了所提出的损耗计算方法的正确性。
在电机故障诊断技术中,电机振动信号最能全面反映电机的运行状态。由于电机振动信号属于非平稳随机信号,传统的傅里叶变换从频域角度进行信号分析,只能说明信号中某频率成分幅值的大小和频率密度,不能检测奇异信号点的时域信息,而且还可能将含有丰富故障信息的微弱信号作为噪声滤去。因此,不能完全满足故障信号特征提取的要求。为解决这一问题,提出一种基于小波分析和神经网络的电机故障诊断方法,该方法采用小波时频分析技术对电机故障振动信号进行消噪滤波,通过小波包分解系数求取频带能量,根据各个频带能量的变化提取故障特征,应用BP神经网络进行故障识别,并采用Matlab仿真软件予以实现。结果表明,该方法不需要建立电机的故障诊断模型,能有效提高电机故障诊断的准确性。
随着异步电机的不断发展,其起动方式不断得到改进,异步电机的起动方式主要有直接起动、自耦变压起动、星-三角起动、液阻起动、电子式软起动和变频起动等。在高压直流输电工程的阀冷控制系统中,主循环泵电机主要采用直接起动、电子式软起动、变频起动工频运行和变频起动工频旁路运行等几种方式。重点介绍这几种起动方式的特性,分析其相应优缺点,并对软起动内置旁路运行起动方式进行详细研究。
本文先简要介绍绕线电机常用的起动方法和存在的主要缺点,后介绍无刷自控电机软起动器的原理、结构特点、主要性能及典型应用效果,说明无刷自控电机软起动器的优势和代替其它电机起动装置的必然性。
电气技术与经济2012年2期