励磁电流脉动对电枢绕组空载电压波形的影响

为了不影响齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机的运行性能,需要正确处理好齿谐波磁场的利用与电枢绕组电压波形畸变两者之间的关系,此为利用齿谐波实现混合励磁的关键问题。应用电机理论定性分析了齿谐波励磁系统输出的励磁电流产生脉动的原因,以及该脉动电流产生的附加磁场在电枢绕组中感应谐波电动势的特点。采用在齿谐波励磁系统直流侧并联电容的方法,可以减小励磁电流的脉动,从而削弱其在电枢绕组中引起的谐波电动势。对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了理论分析的正确性。     

新型混合励磁永磁同步电机齿谐波电动势的协调控制

对于利用齿谐波磁场来励磁的混合励磁永磁同步电机,希望转子齿谐波绕组中感应的用来励磁的齿谐波电动势足够大,而定子电枢绕组中感应的影响电动势波形的齿谐波电动势尽可能小。为了实现这一目标,分析了齿谐波电动势产生的机理,找到了影响定、转子绕组齿谐波电动势大小的主要因素,并进行了详细的讨论,得出了一些实用的结论。最后,对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了理论计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了理论分析的正确性。     

混合励磁永磁电机齿谐波绕组特性计算与分析

为了在电机设计阶段把握混合励磁永磁同步发电机齿谐波绕组的空载和负载特性,应用电机理论定性分析了转子齿谐波电动势的产生机理及特点。根据其特点,提出了一种准确计算齿谐波绕组电动势波形的方法。应用该方法对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机的齿谐波绕组电压随励磁电流和电枢电流的变化分别进行了计算,并对其变化趋势进行了详细的分析。分析表明:齿谐波绕组特性与电枢绕组特性不同,其受磁路饱和影响较大。计算结果和实验结果的比较验证了计算方法的准确性以及理论分析的正确性。     

电枢磁场对零序谐波磁场励磁电流的影响机理分析与抑制

基于零序空间谐波磁场励磁的无刷同步电机,励磁电流的建立与电枢绕组中所注入的零序电流及转子谐波绕组的分布密切相关。同时,高次电枢谐波磁场和齿谐波磁场会对励磁电流产生干扰。为了提高励磁电流的稳定性和调节性能,该文深入分析合成电枢磁场产生的高次谐波和齿谐波电动势,研究干扰型谐波电动势对励磁电流的影响。并以2种具有不同槽极比结构的电机为例进行分析,表明在谐波绕组配合下,具有分数槽拓扑结构的电机转子谐波绕组中的高次谐波和齿谐波电动势得到明显削弱,励磁电流具有良好的调节特性。制作2种结构的样机进行实验,实验结果和2-D有限元结果一起验证了理论分析的正确性。     

基于开放绕组的新型无刷谐波励磁同步发电机

在开放式绕组发电机中,三相定子电流可以包含完全相同的谐波电流成分,例如3次谐波电流。本文据此提出了一种新型的无刷谐波励磁同步发电机结构。与已有利用转子磁场所包含的3次谐波磁场的励磁技术不同,该原理利用定子开放绕组中的3次谐波电流成分或高频单相电流成分或直流成分所产生的定子脉振磁场在转子谐波绕组中产生感应电动势,经整流后为转子励磁绕组提供励磁电流,从而在不采用独立励磁机的前提下实现无刷化的电励磁同步发电机。本文对该谐波励磁原理进行了理论分析及电磁场有限元计算验证,并在此基础上进行了样机实验验证,证明了该原理的可行性。该谐波励磁原理的意义在于,提供了一种无刷励磁的同步发电机方案,以期减少高性能发电机对日益昂贵的稀土永磁材料的依赖与消耗。     

齿谐波绕组感应电动势波形快速计算

为了把握齿谐波励磁系统的性能,需要快速地计算齿谐波绕组感应电动势波形.通过分析定子齿谐波磁导以及转子齿谐波绕组节距的特点,对转子齿谐波绕组的感应电动势波形计算提出进一步简化,并分析简化原理.简化后只需计算1/2个定子齿距内定转子不同位置下的电磁场,根据电磁场计算结果,得到转子齿谐波绕组磁链在一个周期内的波形,从而快速计...     

混合励磁交替极永磁电机多谐波调磁技术研究EI北大核心CSCD

高磁能永磁材料是电机实现高转矩/功率密度的前提条件,但其高矫顽力等特性导致电机弱磁困难,限制其在航空航天等高速场合的应用。针对此问题,该文提出一种混合励磁交替极永磁游标电机(hybrid excited consequent pole permanent magnet vernier machine,HE-CPPMVM)。该电机的转子采用CPPM结构,定子齿上同时绕有集中电枢绕组和直流励磁绕组。无励磁电流时,旋转的永磁场经定子齿的调制后与电枢反应谐波相互作用实现机电能量转换;施加励磁电流时,定子励磁绕组通电后可产生静止励磁磁场,经CPPM转子凸极铁芯调制后与电枢反应谐波相互作用可灵活调节电机磁场。该文介绍该电机的结构特征,建立交替极永磁场、励磁磁场和定转子磁导模型,阐述工作谐波特性,揭示其多谐波工作调磁原理。加工原理样机并进行测试,验证调磁原理的有效性。     

谐波励磁的混合励磁发电机比较与分析

为了解决现有一些混合励磁永磁电机的无刷化问题,将谐波励磁应用于混合励磁发电机中,提出两种谐波励磁的混合励磁发电机。分别介绍这两种谐波励磁的混合励磁发电机的结构及其工作原理,从谐波电动势产生的根源和途径、谐波绕组感应电动势的能力、运行效率、绕组用铜量,以及调节方便性等5个方面,针对这两种谐波励磁方式进行详细的比较和分析。分析结果表明,齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较明显的优势。最后,研制了一台齿谐波励磁的混合励磁发电机并进行实验,实验结果表明,齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较宽的气隙磁场调节能力和较高的运行效率。     

高性能低谐波绕组感应电动机电磁性能的数值分析

针对普通感应电动机采用低谐波绕组后电磁场分析难度将会提高的问题,利用数值计算的方法,给出了适合低谐波绕组电机电磁性能的数值求解方法.以一台普通感应电动机为例,利用低谐波绕组理论,对定子绕组的线规和形式进行调整,设计具有高起动转矩的低谐波电机.通过对低谐波电机电磁性能的数值计算结果与实验结果的比较,验证了所推导的方法的准确性,提高了所设计的低谐波电机的起动性能.将低谐波电机与普通同型式的感应电动机的气隙磁场和转子齿部磁场进行比较,分析两种电机中磁密谐波成分的含量,结果表明低谐波绕组电机的各次谐波磁密大大降低.     

分数槽集中绕组永磁球形电机定子磁场分析

永磁球形电机电磁转矩需要定转子磁场的共同作用,为了改善定子磁场分布,对定子磁场和齿极数选择方法进行分析。根据分数槽集中绕组电机理论,结合矢量运算,得到电机相数为任意值时旋转和倾斜的参考电流方程。以9齿8极的永磁球形电机为模型分析,利用有限元仿真和最小二乘法,得到定子线圈磁场的分布和各次球谐波的系数,证明参考电流法可以产生与转子磁场同步的定子磁场,进一步分析不同齿极数组合的球形电机的定子纬度线的磁场谐波分布,结果表明谐波次数与齿极数的最大公约数t和相数m有关。     

分数槽绕组对永磁同步电动机性能的影响分析

理论分析分数槽绕组对永磁同步电机齿谐波电动势、电枢反应磁动势和齿槽转矩的影响。以3相4极永磁同步电机为例,运用Ansoft Maxwell分别建立整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型,对电机的电枢反应电动势、气隙磁动势和齿槽转矩进行仿真分析。对比仿真结果验证理论分析的正确性。     

双边永磁励磁游标电机运行原理及电磁特性仿真研究

为了进一步提高电机的功率密度和转矩密度,以满足直驱系统低速、大转矩的运行工况,提出一种新型双边永磁励磁游标(DPMEV)电机。该电机定子和转子上均放置有永磁体,利用定、转子齿对气隙磁导的双向调制作用,将两组永磁体产生的永磁磁场调制成少极数、高转速的有效谐波磁场,并根据有效谐波磁场设计电枢绕组,从而使定、转子上两组永磁体同时与电枢绕组耦合。介绍了DPMEV电机的拓扑结构。基于等效磁路法,对该电机的气隙磁通密度进行了分析,表明该电机可利用气隙磁导的双向调制作用,实现电机功率密度和转矩密度的有效提高。在深入分析电机工作原理的基础上,通过有限元法对DPMEV电机进行了计算和分析,验证了该电机具有适用于直驱系统的高功率密度和高转矩密度特性。     

核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析

多相环形无刷励磁机是大容量核电机组广泛采用的一种励磁机型,实现对其内部故障的可靠保护,对保障核电发电机组的安全运行具有重要意义。因多相环形无刷励磁机为转枢式结构,转子电枢绕组故障无法得到直接监测,但依据故障在定子励磁绕组中反映的特征来实现监测是一种有效的途径。通过理论分析正常运行及转子绕组短路时核电多相环形无刷励磁机的转子绕组与定子绕组产生的磁动势性质及其在气隙磁场中的相互作用,得到了两种运行情况下转子电枢电流和定子励磁电流的谐波特性。对某11相动模样机进行了正常运行和转子电枢绕组短路实验,通过快速傅里叶分析得到了实验电流的谐波特征,实验结果与理论分析相符。该方法适用于任意核电多相环形无刷励磁机的任意形式的转子绕组短路故障特征分析,可应用到核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障诊断的进一步研究中。     

感应整流式无刷同步电机的励磁原理和调压性能研究

为了实现转子励磁型电励磁电机的无刷化励磁,研究一种感应整流式无刷同步电励磁电机。新结构电机采用传统电励磁电机铁芯。当往定子励磁绕组通入直流励磁电流后,感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流产生的磁场在气隙中叠加,共同感应电枢绕组。该方法结合传统的感应励磁和励磁机励磁的优点,实现高效的无刷化励磁。介绍感应整流式无刷同步电励磁电机的结构,绕组分布和基本工作原理,理论分析感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流的励磁原理,运用Ansys Maxwell仿真分析发电机的输出电压波形以及调压性能。制作了一台1.5kVA的实验样机,验证了理论和仿真分析的正确性。     

气隙长度对转子齿谐波电动势的影响

为了实现对齿谐波励磁的永磁同步发电机的优化设计,需要准确把握电机设计参数对转子齿谐波电动势的影响。首先阐述了该新型混合励磁发电机的结构和原理,定性分析了气隙长度对转子齿谐波电动势的影响,并采用电磁场有限元法进行了验证,结果表明:随着气隙长度的增加,转子齿谐波电动势逐渐减小。同时,针对计算结果的处理,得到了计算转子齿谐波电动势的拟合公式,根据拟合公式得到与其他气隙长度对应的转子齿谐波电动势,与有限元计算结果基本吻合,为该类齿谐波励磁的发电机优化设计提供了理论参考。     

计算同步发电机负载电动势波形的转子最小旋转角

为了快速计算同步发电机负载运行时的稳态性能,希望在转子相对定子旋转的角度尽可能小的情况下就能够准确得到电枢绕组电动势波形。根据电机理论,针对分数槽绕组同步发电机负载运行时的气隙磁通密度进行分析,得到了准确计算电枢绕组电动势波形的转子最小旋转角。应用有限元法计算最小旋转角范围内定、转子不同位置下的电磁场,通过对电磁场计算结果进行后处理,得到了定子每个齿磁通在一个或者多个周期的变化波形,从而快速计算电枢绕组电动势波形。对两台不同电枢绕组形式的永磁同步发电机负载电动势波形进行了计算,通过对计算结果进行比较,验证了方法的正确性。在一台电机上进行了实验,计算结果和实验结果较吻合。该方法具有计算准确以及计算量小的优点。     

电枢磁动势谐波对转子涡流损耗的影响分析

永磁电机多采用变频器供电,变频器输出的电流中除包含基波电流外还存在谐波电流,由其产生的电枢磁动势空间谐波会在转子中产生涡流损耗。基于对各次电枢磁动势空间谐波幅值及其相对于转子交变频率的详细分析,提出涡流损耗强度的概念,用于评估不同的电枢磁动势空间谐波对转子涡流损耗的影响程度。对采用整数槽和分数槽绕组的永磁电机转子涡流损耗做了解析对比和有限元分析,证明了利用涡流损耗强度评估电枢磁动势谐波对转子涡流损耗影响的有效性。     

基于励磁绕组高频信号注入的混合励磁开关磁链永磁电机位置估计

传统的零速或低速位置估计方法是将高频信号注入到永磁同步电机(PMSMs)的电枢绕组中,但该方法应用于具有低凸极比的混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机时,位置检测精度较低.因此,该文提出将高频脉冲信号注入励磁绕组的转子位置估计方法.由于HESFPM电机中励磁绕组产生的磁链在d轴上,因此,励磁绕组中注入的高频脉冲信号可以在d轴上感应出高频电流信号.通过检测q轴高频电流信号,即当q轴高频电流信号为零时,判断转子的实际位置.为了验证所提出的位置估计方法,在一台HESFPM实验样机上进行实验验证.结果表明,所提出的HESFPM电机位置估计方法在稳态与动态响应方面均具有较高的精度.     

同步发电机空载电压波形的齿磁通计算

为了快速准确计算谐波励磁同步发电机和普通同步发电机的空载谐波电压，提出一种齿磁通法计算谐波电压。利用有限元法，仅计算转子在一个齿距内移动时不同位置处的定子各个齿的磁通，通过绕组与齿的关联关系得到定子绕组感应电动势。该方法考虑了磁路、凸极效应、饱和、绕组布置、齿槽效应以及斜槽的影响。谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性。该方法计算准确，计算量小，计算速度快。     

分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算

分数槽集中绕组永磁同步直线电机(Fractional-slot Windings Permanent Magnet Synchronous Linear Motors,FW-PMSLM)采用端部不重叠的集中绕组,具有磁阻力小、推力波动小、端部绕组短、用铜材料省、损耗小等优点,适合于长行程、高精度驱动场合。本文以15槽16极FW-PMSLM为例,考虑电枢电流分布函数和永磁体电流密度等效,建立分层解析模型。运用傅氏级数法推导出气隙和磁极区域中磁场的解析公式,分析FW-PMSLM电枢磁场和励磁磁场的分布。针对传统卡氏系数法在计算FW-PMSLM磁场的不足,提出采用分布卡氏系数函数来计及铁心开槽对分数槽电机磁场的影响,将解析分析与有限元分析结果进行比较,验证本文所提分布卡氏系数函数法解析求解FW-PMSLM磁场的有效性。利用该方法分析不同极弧系数、不同初级齿宽以及不同气隙长度时的电机推力以及这些因素对推力解析计算精度的影响,利用不同气隙下的实验结果验证推力解析计算精度。为分数槽永磁直线电机的工程计算和优化设计提供依据。