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《华北电力大学》 2012年
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永磁电机性能及参数数值计算与实验研究

张健  
【摘要】:在永磁电机研制阶段,如何得到准确的运行性能指标,以及如何快速准确地对永磁电机运行特性进行仿真分析,是现阶段需要解决的关键技术问题。本文建立了面向永磁电机设计需要的时步有限元计算模型,给出了合理的计算条件,提出了使用时步有限元获取永磁电机运行曲线并由此获取关键性能指标的方法。分析了永磁电机宽范围交叉饱和条件下稳态参数的变化规律,并提出了使用变参数永磁电机运行行为的快速仿真以及快速获取性能指标的方法。本文主要工作如下: 1.在永磁同步电机动态过程共性问题研究方面,建立了适用于永磁电机设计需求的场-路-运动耦合时步有限元模型。研究了人为设置的计算条件对计算电机性能指标的影响,提出了计算关键性能指标的方法。通过与实际测试结果对比表明该计算模型具有很好的计算精度。 2.针对自起动永磁电动机起动过程的关键指标“最小转矩”难以获取的问题,揭示了在某些人为设定的计算条件及测试条件下,最小转矩可能被起动瞬间的急剧波动转矩“淹没”的问题,进而提出了基于时步有限元的优化加载仿真实验方法及相应的试验数据处理方法,为快速准确求取最小转矩提供了有效途径。 3.通过对永磁电机负载运行有限元分析,证实了交直轴间交叉饱和效应的存在,针对测试电抗参数现有直接负载法的不足,提出了同时考虑永磁体激磁电势交、直轴分量的稳态模型,得到了永磁电机额定电压条件下不同负载率时的交直轴电枢反应电感。进一步使用冻结磁导率的方法,研究了交直轴电枢反应自感与互感、永磁体单独激励激励的交、直轴磁链等稳态参数随负载变化的规律。 4.提出了一种基于非线性变参数的永磁电动机动态特性仿真方法及永磁电动机、发电机稳态性能直接获取方法。前者用于自起动永磁电动机起动过程分析,可以快速获得准确结果;后者用于某永磁直驱风力发电机稳态运行过载能力、功率因数等性能指标的计算,指出了该发电机设计保守之处,为优化设计提供了改进方向。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM351

【参考文献】
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