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电气化行业的最新科研集锦(十八)

2023-07-31


01.表贴式高速永磁同步电机失磁故障及磁体选区渗重稀土研究

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作用下,确定了电机磁体发生局部不可逆失磁故障的位置,并预测了磁体的进一步失磁扩散趋势。对比了电机在有无失磁故障情况下的空载气隙磁密和反电动势,并研究磁体不可逆失磁故障对电机运行的影响。由于永磁体只于部分区域易发生不可逆失磁,故本文将磁体材料更换为较低牌号,并运用选区渗重稀土技术改善易失磁区域材料特性来提升磁体整体抗失磁能力。在此基础上,探究了更为合理的重稀土渗入区域及渗入梯度,从而保证在不失电机性能的前提下,实现了重稀土元素的极限应用,为表贴式永磁电机磁体选区渗重稀土技术提供了参考。

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02.梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计

针对无铁心永磁同步直线电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在Halbach交替极、双层Halbach磁极与梯形Halbach交替极三种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比。其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到三个优化目标的Pareto前沿。最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善。结果表明:梯形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有一定的实用价值;梯形Halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精度加工设备。

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03.带负载扰动补偿的永磁同步电机改进MRAS观测器控制

针对传统模型参考自适应系统对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出了一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负载转矩和转速作为状态变量,选取转速实际值与观测值误差作为滑模面,设计负载转矩滑模观测器,将实时辨识的负载转矩引入到电流环,对参考转矩进行前馈补偿,提高了系统的抗负载扰动能力。以表贴式永磁同步电机为控制对象进行仿真和实验。结果表明:相比于传统的模型参考自适应控制,改进型快速超螺旋滑模观测器控制具有更好的动态性能和鲁棒性。

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04.河南理工学者提出永磁同步电机健康与定子绕组短路故障的数学模型

针对相绕组为基本单元的永磁同步电机定子绕组短路故障数学模型,存在故障空间位置影响无法计及、不同短路故障需要重新建模,且无法研究健康状态时线圈对电机性能的贡献等问题,河南理工大学电气工程与自动化学院、河南理工大学应急管理学院、郑州大学电气工程学院、海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室工作人员提出一种基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型(APM),可以为永磁同步电机的设计、故障诊断和容错控制提供依据。

https://www.toutiao.com/article/7256589478750356003/?log_from=567a3d6585dca_1689845856689

 

05.永磁同步电机改进积分型时变滑模控制

本文针对永磁同步电机的积分滑模控制进行研究,首先提出了积分滑模控制在运行中遭遇未知干扰后易产生转速超调的问题,然后通过定义自调节的积分初值来消除运行过程中因积分累积所产生的超调。其次为了提高滑模控制全局阶段的收敛性,本文提出基于预测在线寻优的时变滑模控制,通过预测控制变量来选出当前时刻的最优滑模面,使得状态变量可以更快收敛到滑模面。最后建立扩张状态观测器来观测系统的未知干扰,对控制器进行补偿,并且通过仿真和实验,验证了本文所提出方法的有效性。

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06.基于MRAS永磁同步电机无速度传感器的改进控制策略

为了优化永磁同步电机无速度传感器的控制策略,对模型参考自适应永磁同步电机控制算法进行了改进。设计了基于同步旋转坐标系下的定子磁链状态方程模型参考自适应的修正补偿,改善了可调模型的可控性,转速抖动小,收敛速度快;理论验证和仿真结果表明,改进后的控制策略对电机实际参数的依赖性低,适用于参数可发生变化的实际工况,提高了永磁同步电机矢量控制的鲁棒性以及系统稳定性。

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07.碳化硅改性超疏水涂层协同增强直流沿面闪络性能及机理研究
超疏水涂层在能源电力装备防湿/污闪络方面具有潜在的应用前景,但其表面在直流电场下易积聚电荷,导致电场畸变,诱发沿面闪络。该文研制了一种兼具优异憎水性和电荷消散特性的碳化硅/氟碳树脂超疏水涂层,研究了其沿面闪络特性和机理。结果表明,填充碳化硅质量分数为40%的氟碳树脂超疏水涂层沿面闪络性能最佳,与室温硫化(RTV)硅橡胶涂层相比,其干闪和湿闪电压分别提升了62.1%和90.6%。研究发现,填充40%碳化硅的氟碳树脂超疏水涂层表面以浅陷阱为主,被捕获的载流子易于脱陷,有效提升了涂层的沿面干闪电压;同时,该超疏水涂层表面粘附功低,水滴易被电场驱离,可形成较大干区,显著提升了涂层的湿闪电压。因此,碳化硅/氟碳树脂超疏水涂层表现出良好的憎水性能、电荷消散特性和直流沿面闪络性能,对提升高湿环境中能源电力装备的绝缘性能具有重要参考价值。

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08.基于参数赋值指令来减少CNC参数调用“事故”的方法

通过分析某次数控加工中因参数调用错误引发的质量事故,结合数控编程中参数赋值指令的应用,提出一种利用参数赋值指令的组合宏程序作为固定程序开头,用以填写加工程序所需的各类参数值,再通过宏程序中条件语句及相应的参数赋值指令对加工程序调用的参数代码进行分析判断并精确赋值,当组合宏程序运行时,将自动完成各类参数值的设定。以此来代替常规模式下操作人员去主动识别加工程序中的参数代码及在CNC储存器中的写入工作,避免因参数漏填或填写的位置与程序调用的位置不一致而造成的质量事故。此方法经实际运用验证,效果良好,有效避免了因各类参数填写位置与程序指令调用位置不一致而导致的质量事故。

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKu87-SJxoEJu6LL9TJzd50mi3Dlit_T2fdPBXtrxI9cBXXGoUxCfDWawo3Wb9fUAsyW8VCyfEwP-&uniplatform=NZKPT