控制策略对无轴承开关磁阻电机

分析了无轴承开关磁阻电机(BSRM)的3种负载控制策略(方波控制策略、最小磁势控制策略和平均悬浮力控制策略),以及每种策略下由悬浮力方程和转矩方程求解超前角和绕组电流的方法。由于控制对象和求解过程所引入约束条件的不同,即便相同负载状况时,3种控制策略求取的超前角和绕组电流结果也不同。利用瞬态有限元法获得了电机的动态磁密分布,并研究了3种控制策略下电机分别表现出的磁场特性。通过双频法分离铁损,分别计算了3种控制策略在不同转速时的电机涡流损耗和磁滞损耗,给出了电机铁心各部分损耗随转速变化的关系,由此得到了3种控制策略对铁心损耗的影响。     

增强能量增量法求解无轴承开关磁阻电机电感

有别于磁链法和需要求解二阶偏导数的能量增量法,本文采用一种称作增强能量增量法计算非线性系统的磁链、静态电感(割线电感)和动态电感(差分电感).该法首先给定各回路的工作点,其次在工作点附近给予一较小的扰动电流,则系统的磁场也随之扰动.结合磁性材料的B-H曲线,磁场能量增量可以通过对磁场强度H、磁感应强度B增量的积分获得.由此,在不需要微分的条件下,各回路的磁链、静态电感和动态电感可以分别求得.本文以12/8 7.5 kW无轴承开关磁阻电机为例,在认为三相绕组完全分时导通时,可忽略相间互感;以线性铁芯材料为例,说明了主、悬浮绕组间互感在合适的连接下也可以忽略.因此,仅需求解一相主绕组、悬浮绕组的静态、动态自感即可.求解这些电感随位置角和工作电流的变化,取得了与实验一致的结果.     

运行中750 kV悬挂式避雷器电场计算及设计优化

建立了悬挂式避雷器置于地面时的2D轴对称有限元模型,对其电场进行了计算。定义了阀片电压偏差率并以此为目标函数,建立该目标函数与各均压环环直径和悬挂高度的拟合多项式关系。采用最小二乘法求解了拟和多项式的系数,得到避雷器置于地面时的最优结构,取得了与实测一致的结果。将避雷器悬挂于金属塔上处于运行状态时,考虑金属塔和母线效应时建立了3D有限元模型,计算了阀片电压偏差率分布。与置于地面时的结果比较,相同结构的避雷器置于地面和悬挂于金属塔上时,其阀片电压偏差率分布完全不同,因此不能将置于地面时测量到的阀片电压偏差率作为运行状态时阀片电压偏差率。处于运行状态下,当高、低压端阀片电压偏差率最为接近时,均压环达到理想配置。以此为原则设计的750kV避雷器阀片电压最大偏差率降低至11%,满足企业要求的不大于15%的指标,对西北电网750kV避雷器的制造具有指导意义。     

双向间接耦合有限元法预估电力电缆载流量

建立了多导体电力电缆置于具有散热孔的托架上时3D有限元时谐磁场模型,在计及各金属涡流效应的条件下,得到所有导体单元的功率损耗密度.以此功率体密度损耗为栽荷,建立了电缆系统的"热-流体"直接耦合场模型,求解了电缆系统各导体的温升,由此完成一次完整的"磁场"与"热-流体"场间接耦舍的求解.由于电缆导体电阻率与温度密切相关,形成"磁场"与"热-流体"场间接耦合的双向耦合.反复迭代,可求解得到当热点为90℃时导体的电流,即为电缆的载流量.以无铠装单载流和有铠装三并联栽流电缆为例,采用间接耦合法计算和测量了系统的总功率、电流分布、导体热点温度.计算和测量一致性说明了双向间接耦合有限元模型建立的正确性和计算结果的准确性,为进一步分析电力电缆系统的磁、热特性奠定了基础.     

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感.以-7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响.通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础.     

基于环形LC单元的新型连接方式及其在平面EMI滤波器中的应用

LC单元是指"感容"集成的模块,是组成EMI滤波器的重要元件之一。理想情况下,LC单元由双面螺旋线构成。基于环形LC单元的不同连接方式,提出了一种新型结构———完成共模电感和差模电容的集成。本文建立了LC单元的等效模型,并在此基础上分析了该结构在差、共模电流作用下的参数模型。实验和理论研究表明,所提出的模块能有效增大共模电感值。     

将工作与噪声电流分离的母线型滤波器单元开发

基于"集肤"与"邻近"效应开发一种可将"工作"与"噪声"电流分离的电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)滤波器。若在所开发的单元外侧制备具有一定厚度、对噪声可实现有效衰减的导体,由于集肤效应,该单元可实现对共模高频噪声电流的有效耗散;若在单元的内侧制备相同材料的导体,由于邻近效应,该单元可实现对差模高频噪声电流的有效耗散。采用合适的电气连接方式,滤波器单元可以将"噪声"电流和"工作"电流分离,从而对高频噪声电流进行有效的抑制,而对"工作"电流几乎衰减很小。文中基于有限元法,建立了该类单元的时谐场模型,仿真了单元导体中的电流密度分布,提取了其交流电阻系数,定量描述了该类单元对噪声的耗散能力。     

控制策略对无轴承开关磁阻电机铁心损耗的影响

分析了无轴承开关磁阻电机(BSRM)的3种负载控制策略(方波控制策略、最小磁势控制策略和平均悬浮力控制策略),以及每种策略下由悬浮力方程和转矩方程求解超前角和绕组电流的方法.由于控制对象和求解过程所引入约束条件的不同,即便相同负载状况时,3种控制策略求取的超前角和绕组电流结果也不同.利用瞬态有限元法获得了电机的动态磁密分布,并研究了3种控制策略下电机分别表现出的磁场特性.通过双频法分离铁损,分别计算了3种控制策略在不同转速时的电机涡流损耗和磁滞损耗,给出了电机铁心各部分损耗随转速变化的关系,由此得到了3种控制策略对铁心损耗的影响.