摘要：永磁辅助同步磁阻电机在宽转速范围内的高效率优点,使其成为高性能调速驱动应用的重要方案。虽然永磁体仅用于辅助目的,但其特性仍然对电机产生重要影响。例如,稀土永磁体辅助的同步磁阻电机面临着成本高、供应链波动大的问题,而铁氧体辅助的同步磁阻电机面临永磁体磁性能较差、易退磁等问题。本文在综合考虑稀土和铁氧体特性差异的基础上,提出了一种新型混合永磁辅助同步磁阻电机。通过在靠近转子外围的磁障中放置少量稀土永磁体,可显著提高电机的抗退磁能力。分析结果表明,稀土与铁氧体的体积比例在略高于5%时,即可在抗退磁能力、单位转矩的成本等因素之间取得很好的平衡。本文设计了一台稀土体积占比为5.5%的混用永磁辅助同步磁阻电机样机,并与两台已有的常规电机(分别是铁氧体辅助和稀土辅助)进行了对比研究。有限元分析和实验结果表明:在三台电机电磁性能基本相同的前提下,混用永磁辅助电机的抗退磁能力显著高于铁氧体辅助电机,而成本明显低于稀土辅助电机。

摘要：在实际运行过程中,永磁同步电机的电气参数将受到温度、磁饱和等诸多物理因素的影响而发生偏移,进而影响到效率最优控制、电流解耦控制等优化算法的运行效果。因此,为实现高性能电机控制,永磁同步电机的多电气参数在线辨识显得尤为重要。然而,现有参数辨识方法并未考虑铁磁损耗的影响,更未关注铁磁损耗随电流的偏移情况,所以在辨识精度上仍存在提升空间。对此,该文综合考虑铁磁损耗、铜损,将其集总为电磁损耗,并基于串联电磁损耗电阻模型,提出一种考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法。该方法首先提出等效电磁损耗电阻随电流偏移的电机模型;其次由此设计同时考虑磁饱和、等效电磁损耗电阻偏移的直流信号注入在线参数辨识方法;由于待求解方程组较多,采用最小方均算法进行参数求解;最后通过实验测试所提方法的准确性,测试结果表明,与正弦信号注入法、传统直流信号注入法相比,所提方法的参数精度有所提升。

摘要：由于桥梁结构的特殊性,随桥电缆的接地方式成为决定跨海输电系统安全可靠的重要因素。该文考虑架空敷设环境的影响,推导了随桥电缆系统的单位长度串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵;引入矩阵的非解耦形式,对节点导纳矩阵的计算进行简化;推导同阶和不同阶节点导纳矩阵的级联公式,构建随桥电缆系统稳态计算的矩阵解法。利用该矩阵解法对舟岱大桥220kV随桥电缆工程开展了接地方式研究。研究结果表明:金属护套和回流电缆的感应电压幅值最高可以达到87.15V;金属护套和回流电缆的环流幅值最高可以达到79.57A。环流造成的总损耗功率达到360.34kW。在电缆交叉互联接头处串联阻抗可以有效减小损耗,阻抗相角为60°时降损效果最优。所做工作为随桥电缆系统的接地方式研究提供了新的计算方法和工程应用参考。

摘要：永磁辅助同步磁阻电机设计的主要挑战在于如何确定众多参数以满足电机多个性能指标。永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计概念是指将电机优化设计看作为多参数、多目标的优化问题。该文将该高维的多目标优化问题转化为两个低维的单目标子问题。然后,运用本文提出的解析优化算法求解子问题Ⅰ。运用粒子群算法、带精英策略的遗传算法与模式搜寻算法分别求解子问题Ⅱ。相比于粒子群算法与遗传算法,无论是优化收敛速度还是最终的优化结果,模式搜寻算法均表现更优。随后,运用上述方法优化了4个不同的永磁辅助同步磁阻电机。经过优化后,4个电机的电磁性能均显著提高。最后,通过7.5kW@3 000r/min铁氧体辅助同步磁阻电机实验验证了永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计方法的正确性。

摘要：因交流传动在现代工业中应用广泛,针对电机驱动电源的性能测试备受重视。基于此,该文提出一种利用背靠背变换器代替交流电机及其机械负载的虚拟电机系统设计方案。针对交流电机运行工况复杂,需考虑暂态过程和故障状态,数学建模和端口特性实时模拟存在困难等实际问题,该文建立考虑定子绕组故障的异步电机模型,通过方案对比选取了四阶龙格库塔数值求解法。电机电流跟踪控制则选用准比例谐振控制器,在考虑数字控制延时的前提下,以提高控制器带宽和动态响应能力为目标完成控制参数优化设计。仿真和实验表明,该虚拟电机系统可以准确模拟异步电机在正常状态以及定子绕组匝间故障状态下的端口特性,即可作为交流电子负载用于电机驱动电源的开发与测试。

摘要：高速电机中多物理场是强耦合的,其影响是甚至相互矛盾的。因此,高速电机的设计受到多物理场的强制约。此外,变流器的电压和电流都受限,由此也制约了高速电机的设计。当电机功率较大时,所有这些约束变得更加显著,因此较难获得一个很好的优化设计方案。该文以一台350kW、13.5kr/min的大功率高速内置式永磁同步电机作为案例,阐述其设计方法与优化过程。针对不同工况,研究电机永磁磁链与绕组电感的匹配设计,以确保变流器的电压和电流限制均得到满足。之后,通过有限元的手段研究相关的电机设计要点,特别是考虑电磁特性、机械应力和动力学特性的转子拓扑结构;也通过计算流体动力学(CFD)手段研究电机的热性能。由此可实现完整的高速电机多物理场设计。

摘要：该文利用MOSFET、二极管和电容设计一种结构简单的升压拓扑结构,用以驱动无刷直流电机。该结构无需电感,有利于减小驱动系统的成本与体积。结合升压拓扑的输出方式与无刷直流电机的运行方式,该文构建保证驱动系统正常工作的四种开关矢量,并进一步提出一种基于升压拓扑的无刷直流电机电流控制策略。在无刷直流电机的换相区及非换相区,通过选择合适的矢量作用即可实现平稳的电流控制。此外,在换相区采用统一的控制方式可以有效地抑制换相转矩波动,无需根据转速区间切换控制策略。

摘要：针对光伏发电的功率波动和消纳问题,结合中国西北地区供电供热需求,以光伏、热泵和混合储能组成的电—热联合微网为研究对象,研究了基于波动参数的多类型储能协同控制。首先,分析电—热联合微网的特点及能量转换方式。然后,设计电—热联合微网中基于波动参数的多类型储能双层协同控制策略,在上层控制中,基于功率波动时间尺度以及变参数的低通滤波方法,提出多类型储能协同平抑功率波动策略;在下层控制中,基于混合储能平抑功率波动以及微网电压、频率机理,提出混合储能能量转移的自适应控制策略。最后,通过仿真算例对所提算法进行验证,仿真结果表明:所提方法可以在有效减少电储能投资成本的前提下充分抑制可再生能源的功率波动,并延长混合储能的使用寿命,具有良好的应用前景。

摘要：为解决偏远稀疏地区配电网在运行中出现的经济性差、供电半径长、电压质量低等问题,首先采用一种基于电力电子调压器的有功无功和电压的补偿方法,实现供电半径延长和快速精准调整电压;其次,为合理配置电力电子调压器在配电网中的作用,进一步设计电力电子调压器选址定容的双层优化模型;然后,以优化模型上层考虑潮流灵敏度因子为主,电压稳定指标为辅,选出最佳安装位置,下层考虑电压稳定性和经济性确定最优安装容量。最后以基于偏远稀疏地区配电网改进的IEEE 33节点进行了算例验证,利用动态惯性权重粒子群算法求解模型最优值,优化结果证明了该配置方法的可行性和有效性。

摘要：伺服电机是工业机器人中的核心部件。不同于一般的伺服电机,机器人伺服电机必须具有动态响应快、起动转矩高、转矩惯量比大、调速范围宽等特点。同时要适应机器人的尺寸,做到体积小、重量轻、短时过载能力强。目前国内在高端伺服领域仍存在空白,难以实现高转矩密度、紧凑化设计。本文针对这一问题,提出了一种将磁场调制效应与集中绕组电机相结合的设计方法,以日本安川SGM7系列电机性能作为对标指标,设计并加工了一款样机,通过仿真和实验证明了所设计的电机具有更高的效率、更高的功率因素和更好的过载能力。