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正弦及谐波激励下的铁心损耗计算方法改进及仿真应用 被引量:45
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作者 刘刚 孙立鹏 +2 位作者 王雪刚 刘兰荣 李琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期4909-4918,共10页
电力电子设备的大量使用导致铁心绕组的激励谐波含量增加,给铁心损耗的计算带来了一定困难。为了准确计算铁心损耗,首先对比分析了三种铁心损耗计算模型,并基于Bertotti损耗模型,引入磁滞损耗变量中磁感应强度的高次项,提高了磁滞损耗... 电力电子设备的大量使用导致铁心绕组的激励谐波含量增加,给铁心损耗的计算带来了一定困难。为了准确计算铁心损耗,首先对比分析了三种铁心损耗计算模型,并基于Bertotti损耗模型,引入磁滞损耗变量中磁感应强度的高次项,提高了磁滞损耗的拟合精度;其次,利用单片测试仪对硅钢片在正弦及谐波激励下的损耗特性进行测量,并分析了三种损耗模型拟合精度;最后,考虑到实际变压器叠片铁心与硅钢片磁特性的不同,搭建了一台产品级叠片铁心模型,测量其在正弦及谐波激励下的损耗,并采用磁场有限元软件MagNet进行仿真,基于仿真模型中各单元的场量,采用改进后的Bertotti损耗模型计算铁心损耗。对比结果表明,改进后的Bertotti损耗模型计算结果较其他方法更为准确。 展开更多
关键词 铁心损耗计算模型 磁滞损耗 谐波 硅钢片 叠片铁心模型
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高速永磁电机的损耗计算与温度场分析 被引量:119
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作者 孔晓光 王凤翔 邢军强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期166-173,共8页
高速电机由于转速高和绕组电流频率高,单位体积定子的铁耗和铜耗、转子的高频涡流损耗和表面空气摩擦损耗,与具有常速的普通电机相比皆有较大的增加。同时,由于功率密度的增加和总体散热面积的减小,有效的散热和冷却方式是高速电机设计... 高速电机由于转速高和绕组电流频率高,单位体积定子的铁耗和铜耗、转子的高频涡流损耗和表面空气摩擦损耗,与具有常速的普通电机相比皆有较大的增加。同时,由于功率密度的增加和总体散热面积的减小,有效的散热和冷却方式是高速电机设计中的一个重要问题。本文基于磁场有限元和3D流体场分析,对高速永磁电机的基本电气损耗、高频附加损耗和转子空气摩擦损耗进行了分析,并以一台额定转速为60 000r/min的高速永磁电机为例,进行了高速电机损耗的计算及测试方法研究;基于流固耦合分析对高速永磁电机的温升进行了计算,通过对一台高速永磁电机温升计算值与实验结果的比较,验证了高速永磁电机温升计算方法的有效性。 展开更多
关键词 高速永磁电机 损耗计算 流体场 温度场
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单框架磁悬浮控制力矩陀螺的损耗计算及热-结构耦合分析 被引量:8
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作者 韩邦成 贺赞 +2 位作者 翟鲁鑫 张旭 刘旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2463-2474,共12页
为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架... 为了明确由损耗导致航天器应用中的磁悬浮控制力矩陀螺温升问题,需要对损耗和温度分布进行分析计算。本文针对额定转速12 000 r/m,最大角动量200 N·m·s的单框架磁悬浮控制力矩陀螺,通过建立理论模型进行分析计算,得到了框架力矩电机、径向磁轴承、轴向磁轴承和转子高速电机的铁损以及铜损;对陀螺三维有限元模型进行了热场仿真分析,得到在各类损耗影响下的温度分布,并进行了热-结构耦合仿真分析。分析得到最大温度位于高速电机定子,最大温度是48.3℃;最后,进行了样机温升实验验证,检测温度最大值位于高速电机定子,最大值为51.8℃,与计算值误差为6.8%。通过温升检测实验验证了损耗计算和有限元热场分析。实验结论为整体结构优化提供了理论参考。 展开更多
关键词 磁悬浮 控制力矩陀螺 损耗计算 热场分析 有限元分析
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基于有限采样的柔性直流系统损耗计算方法 被引量:1
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作者 彭光强 黄之笛 +3 位作者 邢月 武霁阳 何竞松 燕京 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期75-82,共8页
近年来随着柔性高压直流(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)输电工程的增长,主网架线损率呈上升趋势。对柔性直流工程进行准确高效的损耗计算与分析是研究损耗构成、降损措施的关键步骤。提出... 近年来随着柔性高压直流(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)输电工程的增长,主网架线损率呈上升趋势。对柔性直流工程进行准确高效的损耗计算与分析是研究损耗构成、降损措施的关键步骤。提出了一种基于有限采样的柔性直流系统损耗高效计算方法,该方法考虑脉冲波形及器件阻抗的非线性特征,并可通过改变输入数据快速计算长时段损耗电量,有效解决了长时间尺度损耗精确计算的难题。最后通过与实际工程的测量值进行对比,验证了该算法的准确性。 展开更多
关键词 柔性直流系统 损耗计算 有限采样解析计算 模块化多电平换流器
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混合风路高压感应电机电磁参量与损耗计算 被引量:1
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作者 戈宝军 李同彬 +2 位作者 徐骁 王越 卜敬宇 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期85-94,共10页
感应电机在电气行业占据重要位置,随着电磁负荷的不断增加,高压成为感应电机发展趋势,但其结构紧凑散热问题逐渐突显,为改善其温升,建立混合通风结构,结构变化又会改变电机磁场分布和性能。针对轴向通风结构电机等效为混合通风结构电机... 感应电机在电气行业占据重要位置,随着电磁负荷的不断增加,高压成为感应电机发展趋势,但其结构紧凑散热问题逐渐突显,为改善其温升,建立混合通风结构,结构变化又会改变电机磁场分布和性能。针对轴向通风结构电机等效为混合通风结构电机无法全面分析混合通风结构和通风槽板对电机电磁性能影响的问题,基于三维瞬态有限元法,以6000 V、4500 kW电机为例,建立混合通风结构电机和轴向通风结构电机三维有限元模型,进行对比分析,揭示混合通风结构电机定、转子磁场分布规律和气隙磁场分布特征。分析混合通风结构对电机电磁损耗的影响,计算转子通风槽板涡流损耗。最后通过实验验证混合通风结构对电机电磁性能的影响不可忽略,为以后混合通风结构电机设计和分析提供理论依据。 展开更多
关键词 高压感应电机 混合通风结构 三维有限元 磁场分析 损耗计算
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电力变压器漏磁场及绕组涡流损耗计算 被引量:4
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作者 余国清 王玲 《电气制造》 2013年第2期39-43,共5页
介绍了采用有限元计算软件计算漏磁场,得出变压器的短路电抗,然后利用绕组涡流损耗的有限元计算公式,计算变压器的绕组涡流损耗的方法。
关键词 电力变压器 涡流损耗 损耗计算 漏磁场 绕组 有限元计算 软件计算 短路电抗
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一种碳化硅器件三电平电路的损耗计算方法 被引量:3
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作者 吕志通 李雪 迟颂 《电测与仪表》 北大核心 2022年第3期75-81,共7页
三电平电路较之两电平电路,斩波频率高,谐波小,有利于滤波器的优化设计,以及能更好地用于高速电机的驱动。三电平电路中开关器件的损耗是影响逆变器性能的主要因素,而传统的IGBT损耗计算方法不适用于SiC MOSFET,且常用的物理模型方法计... 三电平电路较之两电平电路,斩波频率高,谐波小,有利于滤波器的优化设计,以及能更好地用于高速电机的驱动。三电平电路中开关器件的损耗是影响逆变器性能的主要因素,而传统的IGBT损耗计算方法不适用于SiC MOSFET,且常用的物理模型方法计算量较大,因此,为了精确且简便地计算分析开关器件的损耗,通过平均值法和SiC器件的损耗参数研究了三电平I型和T型拓扑电路的损耗大小关系。采用PLECS软件进行仿真实验,实验结果与上述计算结果一致,验证了该损耗计算方法的可行性。 展开更多
关键词 碳化硅器件 三电平电路 平均值法 损耗参数 损耗计算
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非正弦输入下异步电机损耗计算与分析 被引量:2
8
作者 张柯 高志强 +1 位作者 周雪松 马幼捷 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期28-32,共5页
当电机的供电电压呈非正弦时,利用传统电机等效模型分析能耗关系的方法因缺乏明确的物理意义而不再适用。针对上述问题,本文分析了电机等效模型的建立与适用条件,以及异步电机的功率关系,在此基础上提出了将非正弦供电电压等效为正弦供... 当电机的供电电压呈非正弦时,利用传统电机等效模型分析能耗关系的方法因缺乏明确的物理意义而不再适用。针对上述问题,本文分析了电机等效模型的建立与适用条件,以及异步电机的功率关系,在此基础上提出了将非正弦供电电压等效为正弦供电电压的能量等效方法,进而通过电机等效模型计算电机内部损耗。利用Matlab工具编制了非正弦情况下电机损耗计算软件,算例分析验证了该方法的有效性和软件的正确性。 展开更多
关键词 异步电动机损耗计算 能量等效 Matlab工具
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考虑边界磁密分级的节能型卷铁芯损耗计算方法 被引量:1
9
作者 张陈擎宇 周利军 +2 位作者 李沃阳 高仕斌 王东阳 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3927-3935,共9页
铁芯损耗计算是节能型变压器优化设计阶段重点关注的内容。现有的分析方法往往只考虑了铁芯内涡流本身的去磁效应,而未顾及各个层级边界磁通密度分级的情况。对于大型卷铁芯,这种差异带来的电磁计算误差不可忽略。因此,需要增加对各级... 铁芯损耗计算是节能型变压器优化设计阶段重点关注的内容。现有的分析方法往往只考虑了铁芯内涡流本身的去磁效应,而未顾及各个层级边界磁通密度分级的情况。对于大型卷铁芯,这种差异带来的电磁计算误差不可忽略。因此,需要增加对各级硅钢片边界磁通密度不均匀分布性质的讨论,以更好地服务于损耗计算。考虑了硅钢片晶粒取向、绝缘涂层的导磁性能,严格按照卷铁芯卷片分级构建了磁路网络,通过合理的近似方案得到了不同层级边界磁通密度的解析表达式,结合卷片数各异的有限元分析明确了截面边界磁通密度非均匀分布的演变规律,以此为标准,验证了所提分级磁路模型的有效性。最后,将磁路模型引入到实际节能型自耦变压器铁芯损耗的计算,对经典公式包含的磁通密度参数进行修正,并与空载损耗的测量值进行了对比,结果表明,参数优化后的损耗公式具有更高的计算精度,平均误差低于5%。 展开更多
关键词 节能型卷铁芯 分级磁路建模 磁密非均匀分布 有限元分析 铁芯损耗计算
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基于电流相位估计的三相不平衡条件下配变损耗计算 被引量:7
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作者 孙志鹏 陶顺 《电力工程技术》 2020年第3期114-119,共6页
在配电网节能改造中因地制宜地更换高损耗配电变压器尤为重要,计算实际负荷条件下的配变损耗是变压器选型技术经济的关键之一。在低压三相四线制系统中,负荷不平衡往往造成了配变三相电流不对称。文中首先讨论了三相不平衡条件下变压器... 在配电网节能改造中因地制宜地更换高损耗配电变压器尤为重要,计算实际负荷条件下的配变损耗是变压器选型技术经济的关键之一。在低压三相四线制系统中,负荷不平衡往往造成了配变三相电流不对称。文中首先讨论了三相不平衡条件下变压器损耗计算模型,然后面向现有配变低压侧用采系统数据缺失电流相位的情况,提出了变压器低压侧电流相位估算方法,从而建立了三相不平衡条件下基于配变电流相位估算的损耗计算模型,解决了实际工程中因缺失相位数据而无法计算的难题。最后,通过仿真和试验分别对Yyn0和Dyn11这2种常用配变的电流相位估算和损耗计算模型进行了验证。 展开更多
关键词 三相不平衡 三相四线制 变压器 电流相位 损耗计算
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多相感应电机三维电磁分析与损耗计算 被引量:12
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作者 张文 郑晓钦 吴新振 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期331-337,共7页
电磁分析是电机设计中的重要环节,其中额定运行时损耗计算是准确分析电机温升的前提,亦为电机设计方案成立与否的关键。本文针对一台定子采用斜槽结构的十二相感应电机的三维磁场及损耗进行研究;建立基于T,ψ-ψ法的场路耦合三维非线性... 电磁分析是电机设计中的重要环节,其中额定运行时损耗计算是准确分析电机温升的前提,亦为电机设计方案成立与否的关键。本文针对一台定子采用斜槽结构的十二相感应电机的三维磁场及损耗进行研究;建立基于T,ψ-ψ法的场路耦合三维非线性有限元计算模型,得到额定运行状况下电机的电磁特性;分析电机典型位置的磁通密度分布特点,结果表明斜槽对齿谐波抑制作用明显。基于有限元计算结果得到电机损耗,并将计算值与实验值进行对比分析,验证了三维有限元计算方法的正确性。 展开更多
关键词 多相感应电机 损耗计算 有限元仿真 斜槽 径向通风道
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过网电量电能损耗计算方法的探讨 被引量:9
12
作者 张大立 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 1995年第8期55-58,共4页
本文利用节点等效功率法,经数学推导,建立了一套实用的互联电网过网电量电能损耗计算公式,并应用这套公式计算了某一电网过网电量的电能损耗。结果表明与实际线损计值规律相一致。
关键词 过网电量 损耗计算 电力系统
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轨道交通列车碳化硅充电机器件损耗计算方法 被引量:1
13
作者 牛闯 《城市轨道交通研究》 北大核心 2021年第9期94-97,103,共5页
第三代宽禁带半导体--碳化硅器件的广泛应用,使轨道交通列车充电机系统中器件的损耗计算逐渐成为列车电源系统设计中的一项关键技术。提出了一种碳化硅器件的损耗计算模型。基于PLECS软件进行了碳化硅器件的损耗仿真对比,验证了该损耗... 第三代宽禁带半导体--碳化硅器件的广泛应用,使轨道交通列车充电机系统中器件的损耗计算逐渐成为列车电源系统设计中的一项关键技术。提出了一种碳化硅器件的损耗计算模型。基于PLECS软件进行了碳化硅器件的损耗仿真对比,验证了该损耗计算模型的合理性。对所研制的碳化硅充电机进行了功能验证,验证了碳化硅器件损耗计算模型在实际应用中的正确性。 展开更多
关键词 轨道交通列车 碳化硅充电机 损耗计算
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从压力形变和衍射损耗计算锗镜厚度
14
作者 仲肇广 《四川激光》 1983年第3期163-165,157,共4页
由窗镜的压力形变出发,结合稳定腔型的衍射损耗,计算得到锗窗镜的厚度。通过实标试验的结果,确定出锗平面镜适用的厚度尺寸。
关键词 厚度尺寸 损耗计算 衍射损耗 锗窗 形变 压力 平面镜
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大功率超声电机Langevin定子结构电-振-热双向耦合损耗建模与分析
15
作者 李响 丁远 +1 位作者 芦小龙 姚志远 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第9期3655-3666,I0032,共13页
大功率超声电机普遍采用夹心式Langevin定子结构设计,其在高频高压激励下产生复杂的电-振-热双向耦合动力学,给其损耗机理的分析与温升的快速精准预测带来挑战。基于“路”的观点,构建夹心式Langevin定子结构的电-振-热双向耦合阻抗型... 大功率超声电机普遍采用夹心式Langevin定子结构设计,其在高频高压激励下产生复杂的电-振-热双向耦合动力学,给其损耗机理的分析与温升的快速精准预测带来挑战。基于“路”的观点,构建夹心式Langevin定子结构的电-振-热双向耦合阻抗型机电等效电路及其热网络拓扑,通过各阻抗参数的温度依赖性与机电等效电路固有的机电耦合特性,表征电气支路与机械支路以及热网络3者之间的双向耦合关系,进而建立其电-振-热双向耦合损耗的精确分析与计算模型,并采用自适应时间步长耦合求解方法,避免热网络模型的过频求解,有效提升电-振-热双向耦合损耗模型的计算效率。仿真与实验分析验证模型有效性,并深入分析电-振-热双向耦合效应对定子损耗的影响机制。 展开更多
关键词 超声电机 Langevin压电换能器 电-振-热耦合 机电等效电路 自适应时间步长 损耗计算
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谐波激励条件下铁心损耗测量与计算 被引量:9
16
作者 赵志刚 郭莹 +2 位作者 刘佳 尹赛宁 杨凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期162-168,共7页
准确地铁心损耗测量是进行铁心损耗计算与分析的基础。通过搭建非正弦激励条件下铁心磁性能测试平台,采用磁通密度可控的实验方案,从谐波相位、谐波含量以及谐波阶次3个方面考察了铁心损耗性能的作用规律,发现谐波阶次和含量与铁心损耗... 准确地铁心损耗测量是进行铁心损耗计算与分析的基础。通过搭建非正弦激励条件下铁心磁性能测试平台,采用磁通密度可控的实验方案,从谐波相位、谐波含量以及谐波阶次3个方面考察了铁心损耗性能的作用规律,发现谐波阶次和含量与铁心损耗呈正比关系,且谐波相位差的增加使局部磁滞回环扩大,导致铁心损耗的增大,而在谐波阶次足够高时,相位对铁心损耗影响减弱,可忽略相位对其影响。此外,经典Steinmetz公式仅适合正弦激励条件,为将该模型扩展到可计算非正弦激励,提出了等效频率法。通过对比分析损耗误差在8%以内,验证了模型的正确性,对变压器的损耗预测,优化设计以及性能提高都具有重要指导意义。 展开更多
关键词 变压器铁心 谐波激励 磁性能 损耗计算
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高频变压器绕组损耗解析计算分析 被引量:36
17
作者 张珂 曹小鹏 +1 位作者 乔光尧 陈武 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第18期5536-5546,5602,共12页
高频变压器的绕组损耗是固态变压器整机功率密度与效率的一大决定因素。然而,不同绕组结构下绕组损耗的计算存在多种解析公式,精度随绕组空间结构变化,且部分解析公式存在漏写或错误;绕组导体的厚度最优选择也是一个关键问题。为了解决... 高频变压器的绕组损耗是固态变压器整机功率密度与效率的一大决定因素。然而,不同绕组结构下绕组损耗的计算存在多种解析公式,精度随绕组空间结构变化,且部分解析公式存在漏写或错误;绕组导体的厚度最优选择也是一个关键问题。为了解决上述问题,分别讨论铜箔绕组、绝缘实心圆导线绕组和利兹线绕组3种导体绕组损耗的解析计算方法,并据此揭示绕组损耗与变压器工作频率、结构参数的关系,同时推导特定工作频率下的最优导体厚度。对适用于利兹线绕组的Bartoli公式与Tourkhani公式源文献中的错误进行修正,并根据实际工作条件简化Tourkhani公式。对于实心圆导线绕组,绕制2个样例变压器绕组,使用网络分析仪测量其交流电阻,分析不同绕组解析算法的计算误差。实验测量结果显示,改进Ferreira算法具有最小的计算误差,为高频变压器绕组的选型与效率优化提供参考。 展开更多
关键词 高频变压器 绕组损耗计算 交流电阻 固态变压器 最优绕组厚度
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基于电压电流特性曲线的MMC子模块IGBT通态损耗在线计算方法 被引量:9
18
作者 刘黎 李康 +1 位作者 黄萌 刘懿 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期19-27,共9页
模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)多运行于高压条件,需采用大量程传感器对集射极电压进行测量,但会产生较大测量误差,制约了通态损耗的准确计算。因... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)多运行于高压条件,需采用大量程传感器对集射极电压进行测量,但会产生较大测量误差,制约了通态损耗的准确计算。因此,针对MMC子模块中IGBT提出了一种基于电压电流特性曲线的通态损耗在线计算方法。首先,基于IGBT及二极管特性曲线参数实现了通态压降、集电极电流及结温之间关系模型的二维及三维拟合。其次,对单位电流周期内器件投切模式进行分析,实现通态损耗表达。此外,基于电热比拟相关理论,构建IGBT等效热网络模型。然后,综合考虑器件电流、导通信号及壳温等信息对结温进行反馈修正,进一步形成了IGBT通态损耗在线计算方法。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 模块化多电平换流器 特性曲线 通态压降 损耗计算
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车用电机定子铁芯损耗的分析与计算 被引量:2
19
作者 王淑旺 朱标龙 +2 位作者 田旭 刘马林 江曼 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1311-1315,共5页
定子铁芯损耗是车用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的主要损耗之一,对其深入分析与计算,可为电机的效率提升和散热优化指明方向。文章运用Ansoft Maxwell软件对工作在25kW、3 000r/min和25kW、7 200r/min 2种... 定子铁芯损耗是车用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的主要损耗之一,对其深入分析与计算,可为电机的效率提升和散热优化指明方向。文章运用Ansoft Maxwell软件对工作在25kW、3 000r/min和25kW、7 200r/min 2种工况下的电机进行了电磁场仿真,比较分析了与定子铁芯损耗关系密切的磁密变化。根据分析结果,提出了一种考虑旋转磁化、局部磁滞回线和谐波涡流的损耗计算模型,并用该模型计算了2种工况下的定子铁芯总损耗。对工作在相应工况下的电机进行试验,结果表明计算值与试验值相比误差均在8%之内。 展开更多
关键词 永磁同步电机(PMSM)iAnsoft Maxwell软件 定子铁芯损耗 磁密分析 损耗计算模型
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高压大容量MMC换流阀损耗精确计算 被引量:33
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作者 罗永捷 宋勇辉 +3 位作者 熊小伏 张连升 王强钢 周念成 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期7730-7741,共12页
模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)阀损耗精确计算,是柔性直流输电系统电路元器件选型、阀冷却系统设计和可靠性分析的重要依据。高压大容量MMC通常采用最近电平逼近调制(nearestlevelcontrol,NLC)和排序均压算法,其... 模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)阀损耗精确计算,是柔性直流输电系统电路元器件选型、阀冷却系统设计和可靠性分析的重要依据。高压大容量MMC通常采用最近电平逼近调制(nearestlevelcontrol,NLC)和排序均压算法,其子模块投切规律复杂且具有一定随机性,现有阀损耗计算方法难以适用。为解决该问题,该文通过深入分析半桥型、全桥型、箝位双子模块等典型拓扑的损耗分布特性和排序均压算法下的子模块投切与轮换规律,提出一种MMC阀损耗精确计算方法。该方法适用于多种子模块拓扑,能够准确计算不同均压策略、不同运行工况下的换流阀损耗,尤其解决了排序算法下附加开关损耗计算困难的问题。最后,基于实际工程参数,对所提出计算方法与电磁暂态仿真结果进行对比验证,证明该方法的准确性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 损耗计算 最近电平逼近调制 开关损耗
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