与串联电容相联的异步电机的自激区(上)——异步电机自激区的判别方法

本文从电机基本方程出发,介绍了与串联电容相联的异步电动机的自激区的分析方法。分析中利用了同步恒速转动坐标系统d_c,q_c分量及其微干扰方程式;同时还讨论了稳态小值振荡理论、判别自激的频率法和这些方法的内在联系。理论分析所得结果与实验数据相当一致。研究结果表明,异步电机的自激本质上是一种机电参数共振现象,过去惯用的把电机转速视为恒值的方法不能反映电机惯性常数等因素对自激的影响。     

绕线式电机自激同步发电状态的试验分析

本文分析绕线式感应电机定转子绕组并联、依靠电容自激的、同步状态的感应发电方式,推导了基本方程式、等效电路、矢量图及电磁功率表达式。并以样机试验数据为依据,验证了基本方程式是正确的;讨论了定转子电流在参数不等时的分配规律;分析了发电状态的运行特性。这种发电状态与通常的自激异步发电状态相比,输出功率至少大一倍,且有较高的功率因数和效率。因此,这是一种新的、良好的感应发电方式。     

异步电机启动过程中的电磁转矩振荡研究

电机启动过程时,电磁转矩将发生振荡,电磁转矩振荡将对电机的机械和电气性能产生影响。讨论了电机启动过程中引起电磁振荡的原因,分析了影响电磁转矩振荡幅值和频率的因素,并建立了基于dq0坐标变换的simulink异步电机模型,对电磁转矩振荡的过程进行仿真。     

无轴承异步电机的定子磁场定向解耦控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.为了降低控制系统对电机参数的依赖程度,本文采用定子磁场定向控制,同时为了克服此方法在低速时的不足,应用U-I法和I-ω法相结合观测定子磁通和气隙磁通,在matlab/simulink中构造了定子磁场定向控制的无轴承异步电机矢量控制系统.仿真结果表明:实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的解耦,验证了此方法的有效性.     

自调整模糊控制器在异步电机矢量控制系统中的应用

针对异步电机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素性能变差的问题 ,设计了一种二维自调整模糊控制器作为滑差频率式异步电机矢量控制系统的速度调节器。这种自调整模糊控制器可以根据输入变量的大小调整模糊控制器的量化因子、比例因子和两个输入变量的权重 ,从而自动调整模糊控制规则。仿真和实验结果说明 ,具有自调整模糊控制器的异步电机矢量控制系统不仅动态和稳态性能都得到提高 ,而且具有较强的鲁棒性。     

异步电机变参数软起动仿真

为了解决异步电机软起动仿真中,因电机模型不准确带来的误差问题,通过对起动过程中电机等效电路参数变化规律的研究,提出一种变参数异步电机模型用于软起动仿真.该模型基于异步电机工作原理,直接通过电机铭牌额定数据估算起动和稳态时的等效电路参数,其中转子电阻和转子漏抗在起动过程中随转速的上升而变化,确保在关键运行点上的电机仿真计算性能与真实电机基本一致.在Matlab中建立了变参数异步电机和软起动仿真模型,对16 MW样机进行电流斜坡起动仿真,起动时间与现场实际起动时间的误差不超过3%.实验证明,该模型简单易行,且具有较高的精度,可以有效地模拟异步电机起动过程.     

连轧管机的自激振动分析

无缝钢管的轧制变形区作为轧制过程的工作界面,其动力学特性对连轧管机的轧制振动有决定性影响.分析了动态情况下轧制界面上的界面摩擦、轧制变形规律、轧辊运动等行为机理及其耦合特性,建立了轧制界面的动力学模型,通过模型研究轧制工艺参数与轧制力能参数的关系,分析了连轧管机的自激振动发生的原因,并用数值模拟方法分析了在不同轧制条件下的轧制变形区的工艺参数与连轧管机的自激振动关系,为解释连轧管机的自激振动机理提供理论基础.     

基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制

针对异步电机的高性能鲁棒问题,采用自抗扰控制理论,设计并实现了基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制方案。将电机模型中的耦合项及参数摄动视为系统扰动,采用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,简化了系统结构,提高了响应速度。为减小运算量,对自抗扰控制器的典型结构作了简化处理,使控制周期缩短约1/2,提高了实时控制性能。仿真和物理实验表明,该文研究的基于自抗扰控制器的矢量控制系统,在70%额定负载突卸情况下的动态速升仅为0.8%,动态性能优异,对转子参数变化也具有较强的鲁棒性。     

三相交流异步电机矢量控制系统仿真建模

分析了三相交流异步电机的数学模型,介绍了三相交流异步电机的矢量控制原理.采用模块式设计方法和结构化设计方法,开发了基于MATILAB/SIMULINKV参数化三相交流异步电机矢量控制仿真模型.该模型的输入参数为电机转子目标转速和转子实时转速,输出参数为电机输出转矩.基于建立的仿真模型开展了电机空载变速过程和恒速加载过程仿真.仿真结果表明,所设计的仿真模型能够实现电机运动过程中转速和转矩的准确计算;所设计的参数化仿真模型可用于三相交流异步电机矢量控制系统仿真研究.     

前轮自激摆振分岔特性研究

根据非线性理论研究了某非独立悬架汽车前轮自激摆振的分岔特性.利用非线性系统Hopf分岔发生的条件编制计算自激摆振分岔车速的MATLAB程序,绘制了不同转向结构参数、轮胎结构参数以及前轮定位参数对应的右车轮摆角幅值随车速变化的分岔图,分析了各参数对自激摆振的影响.结果表明,某些参数变化导致自激摆振发生时最大振幅所对应的车速改变;转向机构刚度、轮胎侧偏刚度和拖距对自激摆振的幅值影响较大.     

鼠笼异步电机启动过程工作特性与磁场分析

利有限元数值分析软件建立了1．1kW三相鼠笼异步电机二维有限元模型．对启动过程的工作特性以及电机内的磁场分布和转子电流密度分布进行了计算和分析。得到了定子电流、输出转矩随转子转速变化的关系图以及启动过程中不同时刻电机磁力线分布图和转子导条电流分布图。对电机磁场的研究结果表明：启动时刻磁力线主要集中在临近转子表面较薄的一层内。转子导条电流密度沿径向逐渐增大,有明显的集肤效应。当电机稳定运行时,磁力线较均匀地分布在定转子铁芯内部,转子导条电流密度也均匀分布。通过场分析方法对该种异步电机进行研究。为异步电机参数的计算、结构的改进、控制系统的设计以及进一步的异步电机温度场计算提供了可靠依据。     

异步电机Mm公式巧妙推证和等效电路改进

异步电机Ｍｍ公式巧妙推证和等效电路改进刘立忠（山东建材学院分院机电系，淄博，２５５２００）异步电机是应用最广的电机。最大转矩Ｍｍ是异步电机的重要参数，在实际应用和教学中都占有重要的位置。现在《电机学》中的推证方法比较复杂，令人望而生厌。通常是将电磁转...     

复合转子异步电机磁场的三维分析及参数计算

采用定子面电流沿电机轴向分布不变的假设,对复合转子异步电机的磁场进行了二维与三维解析求解,得到了描述电机磁场的各电磁量的解析表达式.基于磁场求解的结果,通过引入坡印亭向量得到了复合转子阻抗等参数的计算公式.样机的实验结果与计算结果相吻合,证明了磁场分析与参数计算的正确性.     

采用深度学习的异步电机故障诊断方法

为解决传统异步电机故障诊断方法因电机结构复杂、信号非平稳和机械大数据等因素引起的诊断困难问题,提出一种高效准确的异步电机故障诊断(SDAE)方法。该方法利用堆叠降噪自编码提取信号特征,结合Softmax分类器实现高效准确的电机故障诊断。首先,采集异步电机的整体电流和振动信号,将电流信号与傅里叶变换后的振动频域信号组合构成样本,并做归一化处理;然后,构建堆叠降噪自编码网络,确定网络层数、各隐藏层节点数、学习率等参数;最后,输入训练样本依次训练自编码和分类器,微调整个网络并用测试数据验证网络的优劣。试验结果表明,在合适的参数下采用SDAE方法的异步故障诊断准确率高达99.86%,比传统电机故障诊断方法提升至少6%。     

基于自抗扰控制器的异步电机鲁棒控制研究

提出采用自抗扰控制技术设计异步电机矢量控制系统,以克服负载扰动、被控电机参数变化、以及建模误差等“内扰”、“外扰”对系统控制性能的不利影响。在MATLAB环境下对提出的异步电机鲁棒矢量控制系统进行了仿真对比研究,结果表明其各方面性能均优于基于PI调节器的矢量控制系统;在TMS320F2812DSP开发环境中编写程序,进行了实验对比研究,结果表明提出的ADRC矢量控制系统的鲁棒性明显优于PI系统,方案可行、有效。     

变频调速异步电机的谐波分析

分析了异步电机在变频电源驱动下的谐波产生基理及对电机运行性能的影响．建立了变频调速系统的仿真模型,并对变频器供电及标准正弦供电时电机的运行性能进行了仿真比较．结果显示,异步电机的电流及转矩在变频器驱动下都出现了明显的脉动．     

无换向器电机与异步电机协同调速系统的运行分析

对无换向器电机和异步机并联组成的协同调速系统进行分析，提出协同调速系统中电机工作特性的计算方法。讨论了并联系统中异步电机负载变化对无换向器电机运行的影响以及协同调速时逆变器的换流问题。给出了实验机组的理论计算值和实验结果。     

异步电机的新型非线性自抗扰控制器的研究

为提高控制系统的鲁棒性,抑制电机参数波动及负载扰动的影响,基于自抗扰控制器(ADRC)原理,提出了适用于异步电机控制系统的自抗扰控制器方案.自抗扰控制器由3部分构成:跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律.自抗扰控制器不依赖于被控系统的具体数学模型并对内外扰有较强的抗扰能力,而且在整个系统工作区间内都会有良好的鲁棒性与适应性.仿真结果表明自抗扰控制器对模型的不确定性以及测量噪声的鲁棒性较好,而且它还具有较优的动态性能.     

基于自抗扰控制的车用异步电机参数辨识

交流异步电机的转子时间常数随不同工况而发生改变,导致交流异步电机控制系统的励磁和转矩无法完全解耦,进而影响交流异步电机的动静态特性。针对这一现象,提出一种基于模型参考自适应算法(MRAS)和遗传算法-自抗扰控制(GA-ADRC)相结合的方法,对转子时间常数进行辨识。通过MATLAB/Simulink搭建交流异步电机参数辨识控制系统模型并进行仿真验证,仿真结果表明,基于MRAS和GA-ADRC相结合的辨识方法可以准确辨识转子时间常数,有效提升交流异步电机参数辨识系统的控制性能。     

转子槽数对电动汽车用异步电机性能的影响

介绍了一种应用在电动汽车上的高功率密度异步电机.首先简要分析了转子槽数对附加损耗和最大转矩的影响,然后通过场路耦合的有限元方法对6种不同转子槽数下的电机电气性能做了仿真分析,研究了电机的气隙磁通密度波形、电机的磁通密度分布以及输出转矩的波动情况,并计算了电机满载时的铜耗和铁耗,进行了性能参数的比较,最终得到了合理的转子槽数.通过分析表明,当电动汽车用异步电机转子槽数设计为68槽时,与其他槽数的电机相比,其电流密度最高可降低2.97%,过载能力最高可提高13.8%,并且电机效率可达91.55%,电机有最佳的性能输出,能够很好地满足电动汽车对驱动电机的性能要求.