基于有限元方法的圆简直线感应电机变化气隙场瞬态特性分析

本文将电机的三维场问题转化为二维场问题,运用有限元法对圆筒直线感应电动机的二维电磁场进行了数值计算。在此理论分析的基础上,采用电磁场分析的专用软件AnsoflMaxwell2D对样机的瞬态特性进行仿真分析,得到电机运行过程中某一时刻的磁感应强度分布、磁力线、电流密度及气隙磁密等曲线;并在加额定电压条件下,研究了不同气隙下电机磁场及力特性的变化,将分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

圆筒直线感应电机电磁场的有限元分析

本文首先介绍圆筒直线感应电机结构,应用ANSOFT公司的Maxwell2D的仿真环境建立圆筒直线感应电机（LIM）的仿真模型。在所建立的模型基础上,对圆筒直线感应电机的电磁场分析,并绘制了磁场分布图。分析结果用来指导直线感应电机的理论研究以及本体和其控制系统的设计。     

圆筒直线感应电机研究综述

圆筒型直线感应电动机与普通电动机的区别在于圆筒型直线电动机存在纵向端部效应.在这篇文章中,简要介绍圆筒直线感应电机的发展与结构后,分析了国内外直线电机特别是圆筒直线电机的研究现状,根据分析得出圆筒直线感应电机需要进一步研究的方向.     

基于有限元方法的圆筒直线感应电机边端效应分析

本文采用基于有限元方法的Maxwell 2D软件对圆筒直线感应电机进行磁场研究和运动仿真。仿真结果表明电机推力随速度的增加出现明显下降,验证了边端效应对电机性能影响的理论分析。     

环形槽孔钻铤随钻感应测井场分布的解析解

针对环形槽孔钻铤随钻感应测井仪结构特点,利用金属钻铤及开槽处地层电磁场边界条件首先给出了电磁场纵向分量Ez和Hz,然后由Ez和Hz导出了扇环区内外（径向）电磁场各分量的解析表示,还给出了无槽孔区段地层中电磁场计算公式,获得了环形槽孔式钻铤随钻感应测井仪场分布的全空间解,分析了环形槽孔式钻铤随钻感应测井系统的电磁场分布特点,给出了在钻铤非开孔区确定地层内电磁场系数的新方法（变系数法）.为环形槽孔式钻铤随钻感应测井仪的场分布研究和仪器设计提供了重要的理论依据.     

基于异步感应发电机的风电场中桨距角控制研究

为了研究基于异步感应发电机的风电场对电力系统稳定性的影响,建立了异步感应电机发电机小信号模型;并通过对异步感应电机状态方程的线性化,分析异步感应发电机对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响;提出了改进的桨距角控制系统;并将发电机转速偏差信号引入桨距角控制系统.通过对系统进行特征根分析和时域仿真来验证其有效性.结果表明,改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼、提高系统动态稳定性.     

点群10mm十次对称二维准晶平面弹性的复变解法及孔口问题

研究了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变函数解法. 首先将二维准晶平面弹性问题的位移势函数F用4个解析函数表示出来, 利用解析函数的性质, 经过大量的推导, 给出了准晶声子场和相位子场的位移、应力及边界条件的复变函数表示, 从而建立了点群10mm十次对称二维准晶平面弹性问题的复变解法的理论基础. 应用这一理论, 借助于复变函数中的保角变换, 解决了椭圆孔口问题. 当椭圆的短半轴趋于零时, 可得裂纹问题的解．计算结果表明, 当声子场-相位子场耦合时, 即使受自平衡力的作用, 对椭圆孔口问题, 声子场应力仍与材料常数有关, 这一性质表现出了准晶弹性与经典弹性的又一不同. 而当声子场-相位子场解耦时, 退化为经典弹性理论．另一方面, 本文是Muskhelishvili创立的经典弹性理论的复变解法在二维准晶平面弹性问题中的推广, 像经典弹性理论一样, 只要能找到点群10mm十次对称二维准晶平面弹性区域到单位圆的保角变换, 就可解决各种孔口和裂纹问题.     

非正弦供电多相感应电机稳态性能分析

性能分析是电机优化设计的基础,由于非正弦供电多相感应电机稳态性能分析计算远比传统三相感应电机复杂,进行相关研究则具有理论意义与实用价值.在3次谐波注入的非正弦供电多相感应电机中,以基波等值电路与3次谐波等值电路为计算工具,考虑气隙磁场的非对称分布性并用拓展分布磁路法计算基波与3次谐波感应电动势,通过3层迭代计算出给定稳态运行工况下的基波与3次谐波电流等变量进而得到电机的性能指标,分析中强调了对节点气隙磁密的内层迭代过程与对激磁电流的中间层迭代过程不同于传统三相感应电机相应迭代过程的特点.以非正弦供电十五相感应电机原理样机为例,分析了不同稳态工况下的运行性能,计算结果与实验结果相互吻合说明了分析计算方法具有高的准确度.     

定子永磁型混合励磁双凸极电机设计、分析与控制

将"混合励磁"思想引入双凸极永磁电机,提出一种定子永磁型混合励磁双凸极电机,对其进行系统深入的理论分析和实验研究.理论上,建立了电机的数学模型;提出了切实可行的该类电机的一般设计方法,建立了电机的一般功率方程,推导出电机磁场调节能力与最大速度之间关系,为电机的电励磁绕组的安匝数、永磁体用量等关键电磁参数的确定提供理论依据.将2维和3维有限元相结合,提出快速、准确的"一步法"对电机特有的定子外漏磁以及端部漏磁进行研究,并对电机电磁性能进行了分析;提出了该类电机的驱动控制策略和方案,并进行了实验研究.原理样机的实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明,该电机在保留双凸极永磁电机优点的同时,能有效拓宽调速范围,在宽调速范围内具有较高的能量效率,在电动汽车等应用领域具有应用前景.     

十字型阵列的互耦自校正算法

针对十字型阵列的互耦校正问题,提出一种信号源的二维角信息与互耦系数联合估计的互耦自校正算法,该方法对线阵内和线阵间的互耦同时进行校正.利用线阵内互耦矩阵及线阵间互耦矩阵的特性,构造重构矩阵,将耦合的二维角与互耦系数联合估计问题转化为级联估计问题,不需要校正源,避免了高维参数的非线性搜索.理论分析和仿真结果均表明,提出的方法可以很好地解决十字型阵列的互耦校正问题,信号的二维角和互耦系数的估计精度高,且计算量小.     

人工协调场及其在动态不确定环境下机器人运动规划中的应用

针对动态不确定环境下移动机器人运动规划问题, 提出了人工协调场的方法. 建立了协调力, 并设计了协调场能随机器人和环境的状态发生变化, 以克服传统人工势场法在动态不确定环境下所存在的诸如局部极小、抖动等问题. 和传统人工势场相比, 协调场具有二维正交力矢量. 基于协调因子的实时决策模型, 方便并简化了机器人的行为设计, 有效地克服了局部极小. 重点分析了人工协调场的可控性、自适应性、安全性和可达性等性质及其设计, 并实现了移动机器人在动态不确定环境下基于人工协调场的运动规划. 理论分析和仿真实验结果证明了所提方法的有效性.     

2DPCA及2DLDA相关研究综述

二维主分量分析(2DPCA)是近年来得到广泛重视快速的抽取特征算法,二维线性鉴别分析(2DLDA)是Fisher线性鉴别分析在矩阵模式下的推广,这两种算法在图像识别领域有重要的应用.本文对近年来国内外在2DPCA及2DLDA方面的相关研究进行了综合分析,总结了已经取得的研究成果,对各种算法进行了比较,也研究了二维方法与传统的PCA和LDA之间关系.     

声子晶体振动带隙及减振特性研究

对声子晶体的简化结构—周期弹簧振子结构, 一、二、三维声子晶体纵向振动以及一、二维声子晶体弯曲振动的带隙特性及减振特性进行了研究.     

光伏电池微结构表面吸收率的温度依变性

光伏电池长时间处于太阳光照射下,自身温度随之升高,会造成电池材料的光学参数和热膨胀系数的变化,从而影响光伏电池微结构表面的吸收特性.本文从电磁场理论出发,借助时域有限差分方法(FDTD),通过对半球、圆柱、小球这三种典型光伏电池表面微结构的研究,分析温度对光伏电池表面吸收特性的影响,同时研究材料属性、结构周期对光伏电池表面吸收特性的影响.     

新型分裂绕组双凸极变速永磁电机的分析与控制

提出了一种新型分裂绕组双凸极变速永磁(doublysalientpermanentmagnet,简记为DSPM)电机,对其磁场、静态特性、控制策略等进行了系统深入的理论和实验研究.在理论上,给出了DSPM电机的稳态和动态数学模型,进而导出了该电机的输出方程,并论证了采用分裂绕组拓展电机转速范围的可行性.用有限元法分析了电机磁场,计及该电机所特有的外漏磁.根据DSPM电机工作原理和静态特性,提出相应的控制策略,制定了控制方案,并在以单片机为核心的控制器上实施.针对4相8/6极电机的特点,提出了无中线四相半桥式功率变换器拓扑结构,简化了控制系统.样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明该新型电机驱动系统具有优良的稳态和动态性能,在很宽的功率范围内具有高效率,分裂绕组能有效拓展电机运行范围.     

新型分裂绕组双凸极变速永磁电机的分析与控制

提出了一种新型分裂绕组双凸极变速永磁(doubly salient permanent magnet, 简记为DSPM)电机,对其磁场、静态特性、控制策略等进行了系统深入的理论和实验研究. 在理论上,给出了DSPM电机的稳态和动态数学模型,进而导出了该电机的输出方程,并论证了采用分裂绕组拓展电机转速范围的可行性. 用有限元法分析了电机磁场,计及该电机所特有的外漏磁. 根据DSPM电机工作原理和静态特性,提出相应的控制策略,制定了控制方案,并在以单片机为核心的控制器上实施. 针对4相8/6极电机的特点,提出了无中线四相半桥式功率变换器拓扑结构,简化了控制系统. 样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明该新型电机驱动系统具有优良的稳态和动态性能,在很宽的功率范围内具有高效率,分裂绕组能有效拓展电机运行范围.     

超声固体测温中的二维温度场重建算法研究

高分辨率的温度场重建算法是制约超声波无损探测固体内部温度分布的重要因素之一.本文基于多路超声探测方法,建立了超声测量二维固体结构内部温度分布的理论模型;从射线声学角度建立了二维声传播路径预测方法;在此基础上,从直接求解热/声耦合反问题角度入手,将二维瞬态非均匀温度场的重建问题转化为传播路径预测和等效热边界的反演问题,发展了一种高分辨率的结构内部二维非均匀温度场重建方法,并通过数值仿真分析了传播路径随温度的弯曲特性、算法的精度与抗噪性、测点位置分布对重建精度的影响规律等.数值对比表明,本文所建算法精度高、抗噪性强、适用性好,为实现超声固体测温中的二维温度场的高分辨率再现奠定坚实基础.     

应变对量子材料新奇物性的调控

新型量子材料具有丰富的新奇物性,是现代凝聚态物理和材料科学研究的重要主题之一.常见的物性调控手段有很多,比如应变场、外电场、磁场、光场以及化学吸附等.其中,应变作为调节材料物性的有效手段被广泛地应用于研究中.本文对近年来发现的多种新型量子材料(拓扑材料和二维材料)进行介绍,并重点阐述本课题组在这些材料中应变效应的相关研究进展.在拓扑材料方面,主要介绍拓扑绝缘体、拓扑狄拉克半金属以及拓扑节线半金属中应变导致的拓扑相变等;在单层二硫化钼和黑磷中,对应变调节载流子输运和超导电性等研究结果进行讨论;最后对二维铁磁、铁电材料方面应变调节磁矩、电极化、居里温度以及磁光效应等问题进行了相关分析.     

非匀速运动介质系统中的动生麦克斯韦方程组——低速与非相对论近似

运动介质系统中的电磁场随时间的演化规律是工程技术和应用物理都很关注的核心问题之一.本文首先对比和分析了基于狭义相对论的标准理论和伽利略电磁学的相关发展.接着我们从四大物理定律出发,通过麦克斯韦方程组的积分式,推导出适用于非匀速运动介质在非相对论近似下的动生麦克斯韦方程组.该方程组引入了(机械)力-电-磁的耦合场,拟解决在非惯性系中低速变速运动介质以及介质形状和边界随时间变化情况下的电磁场动力学变化规律.方程组中引入的动生极化项P_S是由外力作用到带电介质并引起介质的加速运动而导致的,它不同于由电场导致的感应极化项P.当存在力-电-磁多场耦合时,方程组不应该保持洛伦兹协变性,且系统的电磁能量不守恒,但封闭系统的总能量守恒.介质运动是产生电磁波的源之一(动生电),描述介质里面的电磁现象使用动生麦克斯韦方程组;当源产生的电磁波在空间传播时使用狭义相对论和经典的麦克斯韦方程组,两者在介质界面相接并满足边界条件.     

等离子体波导中电磁波传输理论

对圆柱波导中的介质管内填充等离子体且外加有限轴向磁场时，电磁波的传播特性进行了严格的理论分析，得到了电磁场分量，特征值，色散方程和复功率流的严格表达式，并进行了详细讨论。