磁通反向直线旋转永磁电机三维非线性等效磁路模型分析 被引量：13

1

作者 郭凯凯 郭有光 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期4278-4286,共9页

该文通过在三维磁路结构中增加可变磁阻单元,建立磁通反向直线旋转永磁电机的三维非线性等效磁路模型,首先采用磁节点法推导此电机定子、动子的磁阻表达式;其次采用二维有限元法确定可变磁阻单元磁阻的变化规律,其磁阻值随动子的直线和... 该文通过在三维磁路结构中增加可变磁阻单元,建立磁通反向直线旋转永磁电机的三维非线性等效磁路模型,首先采用磁节点法推导此电机定子、动子的磁阻表达式;其次采用二维有限元法确定可变磁阻单元磁阻的变化规律,其磁阻值随动子的直线和旋转运动位置的不同从0到无穷大周期性变化;然后采用分割的方法推导电机气隙磁导的表达式;最后通过迭代的方法对其空载气隙磁通密度等电磁特性进行计算分析,与三维有限元法相比,计算时间大大降低。此模型可以将定子铁心材料的饱和、永磁的局部漏磁、极间漏磁考虑在内,其反电动势、齿槽转矩/直线定位力的计算结果与三维有限元法和实验测量的结果基本保持一致,验证了此等效磁路模型的正确性和有效性。 展开更多

关键词 等效磁路模型 磁通反向直线旋转永磁电机 可变磁阻 静态特性

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梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计 被引量：7

2

作者 缪仲翠 苏乙 +2 位作者 张磊 赵璇 李燕 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期164-176,共13页

针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在Halbach交替... 针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在Halbach交替极、双层Halbach磁极与梯形Halbach交替极3种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比。其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到3个优化目标的Pareto前沿。最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善。结果表明:梯形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;梯形Halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精确度加工设备。 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 HALBACH阵列 交替极 等效磁化强度法 KRIGING模型 多目标优化

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次级断续时直线感应牵引电机的分段式等效电路与特性分析 被引量：6

3

作者 吕刚 罗志昆 +1 位作者 曾迪晖 周桐 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期944-953,共10页

提出分段式等效电路模型,分析了次级断续时直线感应牵引电机特有的电磁现象及其特性。首先,建立次级断续时直线感应电机的物理模型,根据初级、次级的耦合情况将初级通过断续区域的过程分为九个阶段。其次,提出分段式等效电路模型,分析... 提出分段式等效电路模型,分析了次级断续时直线感应牵引电机特有的电磁现象及其特性。首先,建立次级断续时直线感应电机的物理模型,根据初级、次级的耦合情况将初级通过断续区域的过程分为九个阶段。其次,提出分段式等效电路模型,分析次级断续时等效电路参数的变化情况。然后,考虑初级铁心有限长、横向和纵向端部效应、趋肤效应和初级半填充槽的影响,根据电磁场分析模型和各阶段求解时的积分区间,求出次级断续时推力、气隙传递的无功功率、次级板涡流损耗、机械效率和等效电路参数。最后,将不同频率和速度下计算的推力、次级断续时推力和效率的动态变化曲线与实验测量结果对比,分析了电机的特性变化情况,验证了等效电路的正确性。 展开更多

关键词 直线感应电机 次级断续 等效电路 端部效应 半填充槽 分析模型

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高速短初级直线感应电动机等效电路模型及时变参数辨识 被引量：5

4

作者 韩正清 许金 +2 位作者 芮万智 朱俊杰 吴延好 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期8-15,共8页

由于受到动态纵向边端效应和铁心饱和的影响,直线感应电机传统等效电路模型电磁参数时变。针对此,本文提出了多因素耦合影响下高速短初级直线感应电机等效电路模型及其时变参数辨识方法。首先,分析不同工况下电机推力变化规律;其次,分... 由于受到动态纵向边端效应和铁心饱和的影响,直线感应电机传统等效电路模型电磁参数时变。针对此,本文提出了多因素耦合影响下高速短初级直线感应电机等效电路模型及其时变参数辨识方法。首先,分析不同工况下电机推力变化规律;其次,分析电机电磁参数与运行工况之间的规律,提出激磁电感和次级电阻修正系数,构建直线感应电机改进等效电路模型,并通过响应面分析法计算两个修正系数;最后,开展样机静态堵驻实验和动态实验。计算和实测结果表明:推力计算值与实测值误差不超过4.1%,端口基波正序阻抗的实部、虚部计算值与实测值误差不超过4.7%,验证了时变参数辨识的准确性。 展开更多

关键词 动态边端效应 饱和 短初级直线感应电机 时变参数辨识 等效电路模型 响应面分析法

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多相直线感应电机PWM谐波电流计算及分析

5

作者 李明珂 许金 +2 位作者 张逸超 张晓平 韩正清 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期105-112,共8页

PWM谐波电流是引起电机高频振动的主要原因,准确且快速的PWM谐波电流计算是分析电机高频振动的关键。为此,针对直线感应电机电磁场特性,提出了多相直线感应电机PWM谐波电流解析计算方法。首先,根据直线感应电机在高频激励下的电磁场特... PWM谐波电流是引起电机高频振动的主要原因,准确且快速的PWM谐波电流计算是分析电机高频振动的关键。为此,针对直线感应电机电磁场特性,提出了多相直线感应电机PWM谐波电流解析计算方法。首先,根据直线感应电机在高频激励下的电磁场特性建立高频等效电路拓扑;其次,建立直线感应电机的二维电磁场模型,并基于能量法计算高频等效电路参数;再次,分析了PWM谐波电流与绕组电流相位、谐波电流阶次以及谐波电流频率之间的关系;最后,基于静态堵驻实验,验证了计算方法及结论的正确性。相比于有限元方法,该方法极大地减小了时间成本,适用于电机优化设计阶段,且同样适用于旋转电机。 展开更多

关键词 直线感应电机 PWM谐波电流 电磁场模型 高频等效电路

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聚磁式横向磁通永磁直线电机的变磁导等效磁网络 被引量：15

6

作者 赵玫 于帅 张华强 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期12-22,共11页

针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子... 针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子和动子不同位置时电机的磁力线分布情况,依次建立等效气隙磁导模型,凸极平面结构等效磁路模型和完整的变磁导等效磁网络模型;最后,将变磁导等效磁网络模型与三维有限元模型的磁链结果进行对比分析,并搭建样机的实验平台,将变磁导等效磁网络模型与有限元模型及样机空载实验的反电势(EMF)计算结果进行对比分析,验证了变磁导等效磁网络模型的结果与有限元分析结果具有良好的一致性,进而证明变磁导等效磁网络模型的正确性。 展开更多

关键词 变磁导 等效磁网络 聚磁式 横向磁通 直线电机 有限元模型

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多段初级直线感应电机静态纵向边端效应研究 被引量：58

7

作者 鲁军勇 马伟明 +1 位作者 孙兆龙 许金 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第33期95-101,共7页

多段初级直线感应电动机(linear induction motor,LIM)由于在通电初级绕组外还存在较长的不通电初级铁心,因此这种结构的直线感应电动机的磁场边界条件与传统直线感应电动机不同,静态纵向边端效应对电机性能的影响也存在较大差异。从多... 多段初级直线感应电动机(linear induction motor,LIM)由于在通电初级绕组外还存在较长的不通电初级铁心,因此这种结构的直线感应电动机的磁场边界条件与传统直线感应电动机不同,静态纵向边端效应对电机性能的影响也存在较大差异。从多段初级LIM的三相互感不平衡现象及规律出发,依据电磁场理论和ANSOFT有限元计算2种方法对电机的不对称机理及影响因素进行分析,并重点考虑了静态纵向边端效应对该类电机的电磁推力、轭部磁场和电机电磁参数带来的影响。针对分段初级LIM样机进行了实验研究,实验结果与理论分析吻合。结论为此类电机的设计与应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 多段初级直线感应电机 静态纵向边端效应 不平衡 等效电路模型

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多定子直线感应电机故障模式下的电流过载特性 被引量：7

8

作者 马名中 马伟明 +3 位作者 张育兴 郭灯华 王公宝 崔小鹏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第18期96-102,10,共7页

为了提高可靠性和安全性,长初级双边直线感应电机可以采用多台初级(N 2)上下并联布置共用一个次级的结构形式。针对多定子直线感应电机,对其数学模型进行了深入研究,并基于耦合参数等效电路模型,详细分析了两定子直线感应电机输出电磁... 为了提高可靠性和安全性,长初级双边直线感应电机可以采用多台初级(N 2)上下并联布置共用一个次级的结构形式。针对多定子直线感应电机,对其数学模型进行了深入研究,并基于耦合参数等效电路模型,详细分析了两定子直线感应电机输出电磁推力与输入相电流及工作转差频率之间的函数关系,得到了其单台定子因故障而退出运行,另一台定子维持输出电磁推力不变时其三相电流的过载规律。利用某两定子双边直线感应电动机原理样机进行实验,实验结果与理论分析吻合,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 多定子 双边直线感应电机 等效电路模型 电磁推力 转差频率

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双定子直线旋转永磁电机特性分析与实验研究 被引量：6

9

作者 徐磊 林明耀 付兴贺 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期4791-4799,共9页

针对现有直线旋转驱动机构结构复杂、体积大、控制精度低等问题,提出一种新型双定子直线旋转永磁电机。该电机由内外定子及一个中间动子构成,能够实现直线、旋转和螺旋运动。分析了该电机的结构特点和运行原理,建立了双定子直线旋转永... 针对现有直线旋转驱动机构结构复杂、体积大、控制精度低等问题,提出一种新型双定子直线旋转永磁电机。该电机由内外定子及一个中间动子构成,能够实现直线、旋转和螺旋运动。分析了该电机的结构特点和运行原理,建立了双定子直线旋转永磁电机的等效磁路模型,推导了转矩和推力的表达式。通过求解所建立的等效磁路模型方程,以计算该电机的空载和负载特性,其计算结果与3D有限元方法一致。设计制作了实验样机,并在所设计的样机上进行实验研究,结果表明所提出的分析理论和方法可以快速、有效地分析双定子直线旋转永磁电机的特性,且所提出的双定子直线旋转永磁电机具有可行性。 展开更多

关键词 直线旋转永磁电机 同步电机 三维有限元方法 等效磁路模型

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基于序阻抗的虚拟同步发电机并网稳定性分析及虚拟阻抗设计 被引量：44

10

作者 刘欣 郭志博 +1 位作者 贾焦心 王利桐 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期4130-4146,共17页

在分布式发电高渗透率的微电网中,虚拟同步发电机(VSG)因可提供必要的频率和电压支撑而被广泛关注,其并网稳定性研究已成为热点问题。该文首先在获得VSG输出序阻抗矩阵的基础上,通过建立单输入单输出(SISO)等效模型,并结合Nyquist准则对... 在分布式发电高渗透率的微电网中,虚拟同步发电机(VSG)因可提供必要的频率和电压支撑而被广泛关注,其并网稳定性研究已成为热点问题。该文首先在获得VSG输出序阻抗矩阵的基础上,通过建立单输入单输出(SISO)等效模型,并结合Nyquist准则对VSG进行并网稳定性分析;然后,针对正负序之间存在的频率耦合现象,基于所建SISO等效序阻抗模型,对比分析了考虑频率耦合效应前后的VSG输出阻抗特性,揭示了频率耦合效应对VSG并网稳定性的影响机理,以及造成VSG并入强电网失稳的根本原因;最后,在上述机理分析的基础上,提出一种用于提升系统稳定性的虚拟阻抗简化设计方法,该方法从提升系统的幅值裕度的角度出发,直接利用SISO等效输出阻抗与电网阻抗二者的交互关系实现虚拟阻抗的定量计算,简化了虚拟阻抗的设计过程。仿真结果验证了稳定性分析的正确性以及虚拟阻抗设计方法的有效性。 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 SISO等效序阻抗模型 频率耦合效应 稳定性分析 虚拟阻抗设计

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基于遗传算法的直线感应电机帽型次级结构参数优化设计 被引量：12

11

作者 吕刚 刘素阔 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期107-113,共7页

为了提升直线感应电机的性能,在考虑直线电机所特有的横向和纵向边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路.确定帽型次级的优化变量后,得到推力、效率、功率因数和单位次级重量的解析表达式和多目标优化函数模型.通过遗传算... 为了提升直线感应电机的性能,在考虑直线电机所特有的横向和纵向边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路.确定帽型次级的优化变量后,得到推力、效率、功率因数和单位次级重量的解析表达式和多目标优化函数模型.通过遗传算法求解,在次级宽度的约束条件下,实现了推力、效率、功率因数和单位次级重量等量的优化计算.建立复合次级和帽形次级3-D FEM模型,将解析优化与有限元仿真进行对比,证明了优化方法的易用性. 展开更多

关键词 直线感应电机 优化设计 等效电路 遗传算法 3-D有限元模型

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有铁心永磁直线电机初级匝间短路故障分析 被引量：3

12

作者 邬博骋 卢琴芬 李焱鑫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1177-1188,共12页

在有铁心永磁直线电机(permanent magnet linear machines,PMLM)初级匝间短路故障分析中,对初级短路环电流的分析十分重要。该文提出采用磁动势–气隙磁导模型与电枢绕组故障等效模型结合的解析方法,计算任意初级位置发生的匝间短路故... 在有铁心永磁直线电机(permanent magnet linear machines,PMLM)初级匝间短路故障分析中,对初级短路环电流的分析十分重要。该文提出采用磁动势–气隙磁导模型与电枢绕组故障等效模型结合的解析方法,计算任意初级位置发生的匝间短路故障短路环电流。首先根据永磁、电枢磁动势与开槽情况下的气隙磁导函数分别计算通过短路环的永磁、电枢磁链,然后通过矢量合成法得到短路环中的实际磁链以及瞬时短路电流。基于有限元方法证明解析法的正确性并探究不同短路故障匝数、不同短路故障位置对电机性能如短路环电流、相电流、推力的影响。最后制造一台样机验证有限元分析、解析法计算结果的正确性。 展开更多

关键词 永磁直线电机 匝间短路故障 磁动势-气隙磁导模型 电枢绕组故障等效模型 短路环电流

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多换流器直流系统的虚拟惯性评估与控制参数协调设计 被引量：5

13

作者 张可心 朱琳 +3 位作者 赵学深 李霞林 郭力 王成山 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期87-95,共9页

针对基于类虚拟同步发电机(AVSG)的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题,提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法,有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先,将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路,建立了直流系统... 针对基于类虚拟同步发电机(AVSG)的多换流器直流系统遇到的非预期虚拟惯性问题,提出了一种多换流器直流系统虚拟惯性通用分析方法,有效修正了系统级等效AVSG外特性。首先,将多个AVSG控制回路等效为一个等值AVSG控制回路,建立了直流系统的等值单台AVSG模型。其次,提出了一种系统级虚拟惯性评估方法,从等值单台AVSG模型的输出阻抗频域响应特性角度对系统级虚拟惯性进行评估。然后,讨论了电压比例-积分(PI)控制参数对虚拟惯性特性的影响,并开展了电压PI控制参数和虚拟惯性系数间的协调设计。最后,在PLECS仿真软件及RT-BOX硬件在环实验平台上搭建了多换流器直流系统的开关模型,通过多种实验工况验证了等值单台AVSG模型和控制参数协调设计的有效性和可行性。 展开更多

关键词 类虚拟同步发电机 输出阻抗 直流系统 等效降阶模型 虚拟惯性 协调设计

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轴向磁通永磁电机空载气隙磁场建模分析 被引量：18

14

作者 孙明灿 唐任远 +1 位作者 韩雪岩 佟文明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1525-1533,共9页

针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替... 针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替代函数,并对此替代函数进行了傅里叶级数转换,使空载气隙磁场函数具有形式上统一的解析表达式,便于计算机编程实现。对空载气隙磁密、空载反电动势和齿槽转矩进行了解析计算,与有限元计算结果对比,验证了该文所建立的空载气隙磁场模型的正确性和可行性,可以作为轴向磁通永磁电机设计人员参考使用。 展开更多

关键词 轴向磁通永磁电机 空载气隙磁场 解析法 虚拟等效直线电机模型 端部效应

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分段长初级双边直线感应电动机建模分析 被引量：8

15

作者 张明远 史黎明 +2 位作者 郭科宇 杨泽宇 徐飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期2344-2354,共11页

分段长初级双边直线感应电动机(LP-DSLIM)系统由若干段单元电机串联或并联组成,为准确描述次级运动过程中单元电机的推力等状态变化和过分段时的暂态过程,该文提出了一种新型单元电机数学模型及分段LP-DSLIM系统模型。首先,对分段LP-DS... 分段长初级双边直线感应电动机(LP-DSLIM)系统由若干段单元电机串联或并联组成,为准确描述次级运动过程中单元电机的推力等状态变化和过分段时的暂态过程,该文提出了一种新型单元电机数学模型及分段LP-DSLIM系统模型。首先,对分段LP-DSLIM系统的特点进行分析,通过引入虚拟次级板将每段单元电机耦合的次级延长至与初级等长,以使单元电机初级、次级之间始终保持全耦合;然后,结合耦合因数得到实际次级磁链和初级磁链,以此推导得到新型单元电机数学模型,并基于此建立串联供电和并联供电的分段LP-DSLIM系统模型;最后,有限元计算和实验结果验证了提出的新型单元电机数学模型和分段LP-DSLIM系统模型的正确性。 展开更多

关键词 长初级双边直线感应电动机 单元电机 数学模型 虚拟次级 耦合因数

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一种VSG控制的系统性能综合分析方法

16

作者 王素娥 李晶 郝鹏飞 《陕西科技大学学报》 北大核心 2022年第6期150-162,169,共14页

虚拟同步发电机(VSG)控制技术用于电力电子变换器,模拟了同步发电机的暂态特性,赋予了电网惯性和阻尼的功能,具有良好的频率支撑能力与电网兼容性.提出了一种VSG控制的系统性能综合分析方法,可以作为设计VSG控制器的理论基础.首先在分析... 虚拟同步发电机(VSG)控制技术用于电力电子变换器,模拟了同步发电机的暂态特性,赋予了电网惯性和阻尼的功能,具有良好的频率支撑能力与电网兼容性.提出了一种VSG控制的系统性能综合分析方法,可以作为设计VSG控制器的理论基础.首先在分析VSG工作原理的基础上,建立了VSG的等效模型;其次建立了VSG的小信号模型,推导了以有功功率参考值、无功功率参考值及电网频率为输入量,以输出有功功率和输出无功功率为输出量的相关传递函数;然后,基于传递函数求出了系统稳态性能及暂态性能与VSG控制参数的关系,并分析了参数对系统性能的影响;最后通过仿真验证了相关理论分析的正确性. 展开更多

关键词 虚拟同步发电机 等效模型 小信号模型 传递函数 性能分析

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