混合励磁同步电机的技术方案分析

介绍了设计混合励磁同步电机（HESM）时,涉及的主要技术问题及其方案选择,包括原型电机方案、永磁/电励磁磁势串并联关系、励磁结构方案、定转子槽/极匹配原则和谐波抑制方案等。提出了一个励磁绕组位于转子的HESM样机模型,以该模型为例,计算了调磁特性,研究了斜槽方案对谐波抑制的有效性,分析了电励磁对电感的影响,对于HESM电感的非线性,为简化转矩控制的复杂性,宜采用id=0控制。研究了永磁/电励磁比重对调磁特性的影响,以凸极同步发电机为基础,适当增加永磁,设计得到的另一新型HESM,具有较强的励磁能力,且故障发生时可实现有效灭磁。     

基于成果导向教育理念下的同步发电机电枢反应教学方案设计

成果导向教育(Outcomes-Based Education, OBE )理念以学生学习效果为目标驱动,注重学生创造能力、实践能力和解决问题能力的培养,非常适合用于电机学的教学。本文以“同步电机发电机电枢反应”章节为例,详细介绍了基于成果导向教育的教学方案设计。以保证学生深刻理解电机电枢反应为驱动目标,通过学生运用Maxwell仿真软件建模发现问题,鼓励学生讨论发言,从现象思考问题本质。     

一种双端混合励磁的无刷直流发电机运行特性分析

该文针对电励磁发电机功率密度低,永磁发电机调磁困难等问题,提出一种新型双端混合励磁无刷直流发电机。首先介绍双端混合励磁无刷直流发电机的结构特点和绕组设计,阐述该发电机的磁场调节原理,由于该发电机的磁场分布复杂,该文利用JMAG-Designer软件建立该发电机的三维有限元静态场和瞬态场模型,根据静态场有限元计算得到不同励磁磁动势下发电机磁通密度分布和气隙磁通密度变化曲线,通过瞬态场有限元仿真对发电机的空载特性、外特性和调节特性进行了分析,并制造了双三相10kW、DC900V实验样机,对该发电机进行了实验。实验结果验证了三维有限元仿真计算的正确性以及所提出的发电机结构的合理性,表明励磁电流可以调节发电机气隙磁通,解决高效永磁发电机电压难以调整的问题,适用于车辆的高压直流供电系统。     

基于不等匝绕组的交替极永磁电机转矩脉动抑制技术

交替极电机的永磁体被凸极铁心替换会形成不对称的空载气隙磁密，导致气隙磁密偶次谐波，进一步在相反电动势中感应出偶次谐波，增加电磁转矩脉动。当交替极永磁电机的极槽配合符合N_s=k(2P±1)(k是正整数，N_s和P分别是定子槽数和转子极对数)时，相反电势中会存在偶次谐波。为此，提出不等匝绕组技术消除交替极永磁电机的低次反电势偶次谐波，抑制电磁转矩脉动。首先推导了消除2次和4次反电势谐波的最优比例，然后以27槽30极电机为例，采用2维有限元方法对比分析了交替极和传统永磁电机的反电势和转矩特性，结果表明，采用不等匝绕组的交替极电机转矩脉动仅为1.2%,与传统电机相比下降了7.84个百分点，最后加工了不等匝绕组27槽30极交替极永磁电机对对理论和有限元分析进行了验证。     

基于气隙磁场重构的永磁电机转矩脉动抑制研究EI北大核心CSCD

永磁电机的齿槽转矩引起转矩脉动,影响电机系统的低速性能和控制精度。该文建立齿槽转矩与气隙磁场谐波的模型,分析低次谐波磁场对齿槽转矩的影响规律,揭示齿槽转矩产生机理。通过部分磁极反余弦削极技术重构气隙磁场波形,抵消3、5、7次谐波磁场引起的齿槽转矩,实现电机齿槽转矩的抑制。与现有减小齿槽转矩的方法相比,所提方法通过间接控制气隙磁场减小齿槽转矩。通过有限元法对所提的方法进行验证,并研制1台12槽8极部分反余弦削极转子永磁电机,进行相关测试。     

宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验

半桥型LLC谐振变换器由于拓扑简单、工作效率高而得到广泛研究。此处针对宽电压输入的工作情况,采用脉冲频率调制(PFM),避免了传统PWM控制占空比变化范围大的问题。为了提升变换器效率,对各关键谐振参数进行设计,分析了其对电源输出特性的影响,使得初级开关管实现零电压开通(ZVS),次级二极管实现零电流关断(ZCS)。结合理论数学推导和增益曲线分析,设计了一台100 W的变频半桥型LLC谐振变换器样机,并完成了相关实验,验证了参数设计的正确性,样机的最大效率达到93.95%。同时对变换器进行了损耗分析,以便进一步优化设计。     

基于帧内关系建模和自注意力融合的多目标跟踪方法

多目标跟踪在视频监控领域有重要的应用价值.随着卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN),尤其是图神经网络(graph neural networks,GNN)的发展,多目标跟踪的研究现阶段取得了很大突破.其中,图神经网络由于引入目标-轨迹间的关系建模,显示出更稳定的跟踪性能.然而,已有的基于GNN的多目标跟踪方法都仅在连续两帧之间建立全局关系模型,忽视了帧内目标与周围其他目标的交互,没有考虑在帧内建立合适的局部关系模型.为了解决该问题,提出基于帧内关系建模和自注意力融合模型(INAF-GNN)的多目标跟踪方法.在帧内,INAF-GNN建立目标与邻居目标的关系图模型以获取局部跟踪特征;在帧间,INAF-GNN建立目标与轨迹关系图模型以获得全局跟踪特征,并利用注意力机制设计一个特征融合模块整合局部和全局跟踪特征.在MotChallenge行人标准数据集上进行大量的实验,与多个基于图神经网络的多目标跟踪方法相比较,结果显示,MOTA指标提高1.9%,IDF1指标提高3.6%.同时,在UA-DETRAC车辆数据集上的验证测试表明了所提出方法的有效性和泛化能力.     

一种新型混合励磁同步发电机的两级式无刷励磁方法

针对切向/径向混合励磁同步发电机(tangential/radialhybrid excitation synchronous generators,T/R-HESG),提出了一种两级式无刷化自励方法。根据切向/径向混合励磁同步发电机的结构特点和磁路特性设计了两级式无刷化方法,实现了完全自励。同时,完成了励磁机的设计,通过对空载特性以及旋转整流器换相重叠角的研究,结合有限元仿真,优化了其结构,以保证励磁机与主发电机的匹配。对两级式无刷系统进行建模,通过整体仿真验证了该种方案的正确性。加工了一台基于T/R-HESG的两级式无刷励磁样机,测试了励磁机的电流放大特性、两级式无刷励磁系统的静态特性和动态特性,结果表明该两级式无刷发电机具有良好的工作性能。在航空航天、风力发电等领域有广阔的应用前景。     

感应励磁式无刷同步电机设计与仿真分析

文中采用了一种感应励磁方式实现径向/切向混合励磁交流发电机的无刷励磁方案,依靠定子绕组磁场在转子励磁绕组内感应出的交流电流整流来获得同步电机的电励磁电流。文中详细介绍了该电机的结构特点和工作原理,借助有限元仿真的分析,得到了电机的空载特性和外特性曲线。仿真结果分析表明：该电机集成了永磁电机效率高和电励磁电机调磁方便等优点。此外,相比于传统两级式励磁方式,该交流发电机的无刷励磁方案使得电机具有结构简单等特点。     

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。