基于电压源复数有限元的单相感应电动机性能计算

为提高单相感应电动机设计计算的准确性,并兼顾设计计算时间,将磁场方程和单相感应电动机的定转子电路方程相耦合,导出了电压源驱动的复数有限元模型,并将其与等效电路相结合,应用于单相感应电动机计算机辅助设计,采用电压源复数有限元法模拟空载实验和短路实验以准确计算等效电路参数,用等效电路计算感应电动机的性能.对实际电机进行性能计算和试验,计算结果与试验结果吻合较好.     

雷直击建筑物时电流分布的计算和试验研究

当雷直击建筑物时,流过结构钢筋的雷电流将对室内的电子系统产生电磁干扰。对结构钢筋体内电流分布的分析,这是研究雷直击建筑物时室内电磁暂态过程的基础。在简单回顾雷直击建筑物时结构钢筋体内电流分布计算方法的基础上,对三种典型的结构模型进行了电磁暂态分析,得到结构钢筋体内的电流分布。同时,利用冲击大电流发生装置,对这三种结构模型进行了对比性的模拟试验,计算与试验结果能较好吻合。     

高温超导交流电缆电流分布及结构优化的研究

针对高温超导电缆各导电层电流分配不均将导致交流损耗增大的问题，计算了导电层自感和层间互感，然后依据超导电缆的等效电路模型，给出了求解各层电流的电路矩阵方程．以各导电层的绕向角、绕制方向和层半径为优化变量，以各层电流均衡分布建立目标函数，考虑带材的机械性能、临界电流等约束条件，采用遗传一模拟退火优化方法，对电缆导电层进行结构参数优化．计算结果表明，通过优化调整电缆导电层的结构参数，各层电流可以达到均衡分布，交流损耗显著降低．     

基于耦合方法的干式空心阻尼电抗器温度场计算

建立了空心阻尼电抗器磁场—电路—流场—温度场的耦合计算模型，该模型肯先通过磁场—电路耦合计算得到磁场、电感和电流，然后将磁场—电路耦合计算得到的焦耳热作为流场—温度场耦合计算的热源，得到空心阻尼电抗器的气流场和温度场分布．以一种空心阻尼电抗器为例，给出了耦合计算得到的温度场分布，并将温度计算值与实测值作了比较，比较结果表明，该方法具有较高的计算准确度．在空心阻尼电抗器设计中应用上述方法，不需要事先指定对流换热系数，在产品开发阶段即可完成热性能分析，从而降低试验成本，缩短设计周期．     

介观电子谐振腔的量子效应

基于电荷是量子化的这一基本事实,在介观电路的全量于理论框架中,实现了介观电子谐振腔的量子化,获得了该器件的差分薛定谔方程.用幺正变换将薛定谔方程变换为标准的马丢方程,通过对薛定谔方程的求解,得到了系统的能级和波函数.运用WKBJ方法计算了电流平均值和电流平方的平均值,计算结果表明电流涨落是存在的,它是介观电路中主要的量子噪声.     

地电荷的电容结构发电机制研究

由地电荷与地球自转运动发电原理及国际参考地磁场(IGRF)标准模型所确定的地球磁场能量的分布,经分析、推论,建立了地电荷的电容结构发电机制,并由此而建立了全球电磁场结构和等效电路.此电磁场发电机制由磁场和电路双正交结构组成,磁场正交结构为偶极子场和非偶极子场,电路正交结构为地电荷运动的等效发电环电流和电源及负载电阻组成的全球等效电路.电荷运动的等效发电环电流产生的是偶极子场;电源及负载电阻组成的全球等效电路产生的是非偶极子场.地电荷的电容结构发电机制所确定的地磁场结构模型,与现地磁场结构模型完全不同,特别是极区拱形地磁场及其双向地磁场边界特性.此模型对极光、极光椭圆区、极区双向电集流和极区离子上行,对大气电场、大地自然电位的形成和变化趋势,对行星际磁场BZ及其南、北分量BS和BN的生成,及行星际南向分量BS与磁暴的关系,以及对地震与偶极子场、非偶极子场之间的关系等,都作出了较合理的阐释.     

双绕组变压器集总等效电路频率响应的电路矩阵算法研究

为准确、高效地计算含线饼数量较多的双绕组电力变压器集总参数等效电路的频率响应,对电路方程的矩阵算法展开研究。根据双绕组等效电路结构和各支路所接元件特点,建立了等效电路的广义支路,并据此构建了等效电路的支路电压、电流矩阵;通过选择节点、独立回路和独立割集,基于基尔霍夫电压、电流定律,推导了等效电路频率响应的节点电压、独立回路电流与独立割集电压方程的矩阵算法;特别地,提出了等效电路的独立割集选取方法,避免了选择基本割集时需要选定电路图的树支与连支这一复杂步骤;基于Multisim电路仿真软件验证了所提算法的正确性。从电路方程矩阵的装配时间、方程求解时间以及总计算时间对3种算法进行了对比,结果表明：对于含线饼数量较多的双绕组变压器,独立割集电压方程矩阵算法具有最高的计算效率;若考虑前期的独立割集选择时间,节点电压矩阵算法则更具优势。     

基于WLP-FDTD的带隙电源地平面噪声时域分析

针对带隙电源地平面的噪声传播问题,提出一种基于加权拉盖尔多项式-时域有限差分(WLP-FDTD)方法.该方法首先将带隙电源地平面分为2部分:一部分为完整电源地平面;另一部分为带隙结构.然后建立完整电源地平面的等效电路模型以及带隙的耦合电路模型.最后对等效电路建立电压电流方程,并采用WLP-FDTD算法求解.计算结果表明,提出的基于WLP-FDTD的电源地平面噪声时域分析方法,相比于传统FDTD方法,在精度不变的同时计算效率显著提高,适合精确快速分析高速电路的电源完整性.     

320kA预焙铝电解槽电磁场分布计算与优化

利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320 kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布及磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该模型的正确性.在此基础上提出了一种新型电解槽结构,并应用参数化设计语言(APDL)建立该结构的电磁场计算模型,以磁场为目标对该结构进行了整体优化.最终优化后电磁场分布表明:该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力.     

飞机电脉冲除冰系统峰值电流测量

电脉冲除冰通过高压电容器瞬间向脉冲线圈迅速放电,在金属蒙皮内引起涡流,产生一类似锤击的脉冲力使冰破裂、脱离蒙皮并弹走。其显著优点是低能耗、高可靠性,且几乎不需要维护。通过提出电脉冲除冰系统理想放电模型,得到峰值电流随回路电阻、线圈电感的变化曲线。进行峰值电流理论计算数据与试验数据对比,为人工结冰状态下进行除冰试验提供参考依据。     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．     

金属材料中缺陷扰动涡流场的快速重构

提出了一种快速重构金属材料中缺陷扰动涡流场的新方法．用位于分界面上的多个等效线圈产生的场逼近因缺陷存在引起的扰动场,等效线圈各参数应用最小二乘法确定．这一方法使在逆问题的求解中,每次需用数值方法求解正问题的过程转变为每次用解析法求解正问题．根据各等效线圈参数,快速重构扰动涡流场,使涡流检测中缺陷的重构速度比用体积分方程法提高10倍以上．直线裂缝和十字型裂缝扰动涡流场的重构计算,证明了该方法是正确和快速有效的．     

电磁推力轴承磁路计算方法的改进

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下各种结构布置形式的电磁推力轴承系统按整体模型进行磁场和承载力的计算,分析了不同结构型式对磁通分布和电磁力大小的影响。以磁路的基尔霍夫定律和欧姆定律为基础,将电磁推力轴承的整体磁场模拟为等效的电路网络,探讨了不同磁路的磁阻计算方法,然后通过简单的串、并联电路分析,算出整体磁场中的磁通分布和电磁力值,其结果与有限元分析相一致。确认了等效网路法对电磁轴承考虑漏磁影响的整体结构设计计算的适用性,并给出了具体的计算方法。     

Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法

在Buck boost电路拓扑结构和工作原理分析的基础上,引入虚拟开关量构建Buck boost电路连续导电模式和断续导电模式的合并状态方程,在合并状态方程基础上采用等效控制法推导Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方程,将指数趋近率应用于控制方程,并将等效控制变量作为PWM控制的占空比,得到基于指数趋近率的PWM滑模变结构控制方法。仿真实验和实测验证结果表明:Buck boost变换器的PWM滑模变结构控制方法能使Buck boost变换器快速达到稳定状态,具有较好的动态特性和鲁棒性。     

基于高阶叠层矩量法分析理想导体缝隙的散射特性

利用等效原理和Bab inet原理得到无限大理想导体缝隙的磁场积分方程.根据高阶矩量法的基本原理,对缝隙表面进行离散,利用高斯积分求得缝隙的等效磁流和散射特性.文中定义了相对尺寸s(s=h/λ),通过分析,当s不变时,缝隙的等效磁流不变,其RCS(雷达散射截面)也只是改变了振幅,变化的趋势都相同.且当s变大时,缝隙的等效磁流幅值变小,RCS的变化更频繁.     

互感耦合开关磁阻电机的等效磁路模型与有限元分析

基于互感耦合开关磁阻电机(MCSRM)的结构和运行原理,利用等效磁路法,建立了电机的等效磁路模型.在一个相周期内对气隙磁导进行了分解计算,利用高斯-赛德尔迭代法求解了非线性磁通矩阵方程,获得了电机的磁链及矩角特性,并进一步利用非线性磁参数法对电机的稳态运行性能进行分析.该模型的计算速度要远高于有限元方法,适合进行电机的初始设计.在此基础上,利用有限元软件从电磁场分析的角度计算了电机的电磁特性,结果表明,该模型计算结果的误差不超过20%,验证了模型的正确性.该数学模型为MCSRM的深入研究奠定了良好的基础.     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

磁集成技术中磁性元件等效电路模型的研究

对磁件等效电路模型进行了概述，提出了一种新的磁件等效电路模型．新模型既能反映磁件的结构，又能方便电路分析计算，并且通过它建立起4类磁件等效电路模型的关系图，证明了4类磁件等效电路模型具有同一性．针对磁件的非线性磁饱和特性，在回转器-电容建模中引入了磁开关元件，简化了已有的处理方法的计算，仿真结果表明了该处理方法的可行性和准确性．最后，针对在建立各类等效电路模型过程中存在的参数确定难问题，指出利用电磁场分析软件可以解决这一问题．     

感应式热水器磁热耦合分析

根据液体感应加热和金属体感应加热原理的相似性,推导液体感应加热磁场、涡流和温度场分布方程,建立感应式热水器数学模型.根据数学模型,设定磁场和温度场的边界条件、模拟材料随温度变化特性并建立系统供电电路模型,重点利用分步迭代法进行磁热耦合计算.得出加热体的磁场分布、温度场分布、涡流功率密度,以及发生集肤效应区域提供系统主要能量和控制磁力线逸散能提高加热效率的结论.最后,根据仿真模型预测加热效率,提出系统优化设计方案.