該篇論文結(jié)合河北工業(yè)大學電工廠跨世紀產(chǎn)品--WLZ工控PC104微機勵磁裝置的開發(fā)過程,從勵磁調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)造、軟件組態(tài)、勵磁裝置的技術(shù)發(fā)展等諸多方面論述了國內(nèi)外勵磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)展趨勢.從計算機技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、陽極采保整形技術(shù)、異步中斷技術(shù)、勵磁調(diào)節(jié)策略、可靠性等方面論述了當代先進技術(shù)和思想在勵磁調(diào)節(jié)裝置中的應用.在國內(nèi)開創(chuàng)性的提出了運用32位工業(yè)控制微機PC104于勵樣調(diào)節(jié)裝置中,成功地解決了微機系統(tǒng)資源和工業(yè)實時應用程序的兼容問題.另外,針對國內(nèi)微機勵磁裝置近年來存在的問題和盲點,在論文中也分別做了論述,并提出了解決策略.作為一個實際的工程課題,該論文所述大部分思想已在實施工程項目中得以實現(xiàn)且獲得成功.第一臺產(chǎn)品樣機已于1999年12月8日成功投運于遼寧清河發(fā)電廠100MW兩機交流汽輪發(fā)電機組,第二臺產(chǎn)品也于2000年3月20日成功投運于安徽國安發(fā)電力公司300MW無刷高起始汽輪發(fā)電機組,其優(yōu)良的性能在現(xiàn)場實時運行中獲得了印證且得到了用戶的好評.
上傳時間： 2013-06-02
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勵磁裝置是同步發(fā)電機的重要控制部件，直接影響電機及電力系統(tǒng)的特性，本文介紹了一種基于DSP(TMS320F2812)微控制器的同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的設計研究。 本文以新型同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的開發(fā)研制為主要內(nèi)容，首先介紹了同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的重要作用，然后介紹了常用的DSP 芯片特點與構(gòu)成，最后著重介紹了新型勵磁調(diào)節(jié)器的軟、硬件設計實現(xiàn)方法，給出了硬件原理圖和軟件流程圖。硬件設計主要有交、直流的調(diào)理電路的設計，鐵電儲存設計以及通訊電路、D/A 電路等其它外圍電路的具體設計；軟件由主程序和中斷程序構(gòu)成。其中，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化；中斷程序主要完成數(shù)據(jù)的采集和算法實現(xiàn)， PID 調(diào)節(jié)、限制保護模塊等部分以及通訊部份等。 本設計充分利用TMS320F2812 芯片的強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設及高速的實時控制能力，來完成各功能的實現(xiàn)。
標簽： DSP 數(shù)字式 勵磁調(diào)節(jié)器
上傳時間： 2013-05-20
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永磁無刷直流電動機體積小,功率密度高,控制性能好,效率很高,在工業(yè)、車輛、家電、計算機及軍事等諸多領(lǐng)域得到廣泛應用,尤其在電動車應用領(lǐng)域倍受青睞,是當前電動車電動機研發(fā)的熱點.可以預見,隨著永磁材料和電力電子器件的價格的進一步降低,以及無刷直流電機驅(qū)動的理論研究和實踐應用的不斷完善和提高,永磁無刷直流電機及其控制系統(tǒng)將在很多場合有廣泛的應用前景.該文通過大量的文獻資料閱讀,在對永磁無刷直流電機的發(fā)展和現(xiàn)狀有了一個整體了解的基礎(chǔ)上,針對復合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機研制了一套弱磁恒功率控制系統(tǒng),提出一種"雙模控制"的控制策略,成功的實現(xiàn)了基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制,基速以上弱磁恒功率控制.該文的主要內(nèi)容包括:首先介紹了永磁無刷直流電機的應用現(xiàn)狀和基本原理,以及永磁無刷直流電機弱磁恒功率控制運行機理和難點;其次,對采用復合式永磁無刷直流電機本體的弱磁控制,詳述了其本體結(jié)構(gòu)和整套控制系統(tǒng),給出了硬件電路和軟件編程,提出了相關(guān)控制策略;最后,系統(tǒng)成功運行,獲得了相關(guān)實驗數(shù)據(jù)和波形,驗證了控制策略和系統(tǒng)設計的正確性.
上傳時間： 2013-04-24
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本文對永磁無刷直流電機恒功率弱磁研究進行了較為全面的從仿真到實驗、從理論到實踐的深入研究,同時對傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機和復合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流電機進行了詳盡地理論分析,系統(tǒng)地提出了關(guān)于復合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電機一套較為完善的理論.本文首先從BLDCM的導通規(guī)律和繞組結(jié)構(gòu)入手,真實模擬了傳統(tǒng)面貼式永磁無刷直流電機弱磁調(diào)速的物理過程,并獲得其在恒轉(zhuǎn)矩和恒功率模式下的解析表達式.從而直觀的反映了BLDCM的弱磁機理,獲得了影響其恒功率速度范圍的關(guān)鍵參數(shù).借鑒復合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在永磁同步電機恒功率弱磁中的成功運用,將這種結(jié)構(gòu)引入永磁無刷直流電機中,并完成了兩臺不同磁阻形式和功率、電壓等級的原型樣機的研制.針對原有d、q軸法的局限性,提出了真實模擬永磁無刷直流電機導電方式的場路結(jié)合法實現(xiàn)對永磁無刷直流電機的弱磁分析.在場路結(jié)合法分析的基礎(chǔ)上,提出了磁阻段提高恒功率速度范圍的真實原因,并進一步提出了采用永磁段、磁阻段雙d軸錯角以擴大轉(zhuǎn)速范圍的新思想,并在實踐中驗證了這種雙軸空間錯角技術(shù)的有效性.從而為復合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁電機運行性能優(yōu)化提供了新的可供選擇的調(diào)節(jié)手段.
上傳時間： 2013-08-02
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動力傳動中的直線往復運動往往是通過旋轉(zhuǎn)運動在傳動裝置的作用下實現(xiàn)的。因此，頻繁的高速和低速的傳遞運動裝置的較好選擇是直線開關(guān)磁阻電機(LSRM)。但是，這種電機很少得到運用，這是因為LSRM的數(shù)學模型很難準確建立，它的固有的牽引力脈動(類似于旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)矩脈動)也很難克服，因而控制起來比較困難。隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，直線開關(guān)磁阻電機以其簡單結(jié)實的電機結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的性能和經(jīng)濟指標，近年來受到學術(shù)界的極大關(guān)注，不少大學和研究機構(gòu)都開展了研究工作，取得了一定的成就。本文在“通過先進的控制策略簡化機械裝置”的指導思想下，結(jié)合目前國際學術(shù)界的最新研究成果，對直線開關(guān)磁阻電機的理論、結(jié)構(gòu)設計和系統(tǒng)仿真進行了一系列的研究。 本文從最基本的理論公式推導出直線開關(guān)磁阻電機的數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體參數(shù)進行電機的結(jié)構(gòu)設計，分析了各參數(shù)的靜態(tài)特性，推導出動態(tài)方程和傳遞函數(shù)，建立了非線性動態(tài)模型，利用該模型進行系統(tǒng)的動態(tài)特性分析，給出仿真結(jié)果；對系統(tǒng)進行優(yōu)化，提出了一種簡單可行的參數(shù)選擇方法。仿真結(jié)果表明，其動態(tài)響應性能明顯提高。在分析常用功率變換器的基礎(chǔ)上，引進軟開關(guān)技術(shù)，用來降低電機的損耗和脈動。采用TMS320VC33進行數(shù)據(jù)處理，給出了與DSP相連接的相關(guān)檢測電路。 為了降低和消除開關(guān)磁阻電機的脈動和噪聲，本文利用滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應和對外部變化不靈敏等優(yōu)點，設計了LSRM滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明，其效果明顯。 本文研究的目的在于把直線電機的結(jié)構(gòu)和開關(guān)磁阻電機的原理和控制方式結(jié)合起來，對直線開關(guān)磁阻電機進行深入的分析，并在動態(tài)特性上進行較多的理論和仿真分析，在保持開關(guān)磁阻電機固有的優(yōu)點上，進一步簡化電機的結(jié)構(gòu)，使之能在一些特殊場合使用，以提高整個傳動系統(tǒng)的效率。 研究結(jié)果表明，直線開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)十分簡單，控制策略相對成熟，因而直線開關(guān)磁阻電機的研究和推廣運用是很有前途的。
標簽： 直線 開關(guān)磁阻電機 控制
上傳時間： 2013-06-20
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開關(guān)磁阻電機（SR電機）驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）是一種先進的機電一體化裝置，但是其較大的振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動問題制約了SRD的廣泛應用。本文以減小SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動為主題展開理論分析和實驗研究。主要內(nèi)容有：由于徑向力引起的定子徑向振動是SR電機噪聲的主要根源，因此徑向力的分析和計算是研究SR電機振動噪聲的基礎(chǔ)。本文利用磁通管法推導出徑向力的解析表達式，定性分析了徑向力與電機結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系。根據(jù)虛位移原理，推導出基于矢量磁勢的電磁力計算公式。該計算方法求解電磁力時只需進行一次磁場計算，不但減小了計算量，同時計算精度較傳統(tǒng)虛位移法高。利用這一計算方法，求出了實驗樣機的轉(zhuǎn)矩及徑向力的精確數(shù)值解。針對在SRD性能仿真時，傳統(tǒng)的非線性插值不但耗時，而且對有限元計算數(shù)據(jù)量要求高的問題，本文利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡強大的非線性模型辨識能力，成功進行了SR電機磁鏈反演和轉(zhuǎn)矩計算的模型訓練，最后建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的SR電機精確解析數(shù)學模型。因為SR電機本體結(jié)構(gòu)形式的選擇問題與振動噪聲大小有著密切的關(guān)系。本文從噪聲輻射和振動幅值角度探討了SR電機主要尺寸的確定；接著從對稱性、力波階數(shù)等角度研究了SR電機相數(shù)及繞組連接方式、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)的選擇問題。并對一些常用的降低電機機械噪聲的措施和方法進行了綜述。系統(tǒng)振動特性的研究對于減小振動噪聲十分重要。本文從振動系統(tǒng)的運動方程出發(fā)，導出了從激振力到振動加速度的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的自由振動解；然后利用機電類比法得出了SR電機定子系統(tǒng)的固有頻率以及振動振幅的解析解，定性分析了影響振動振幅的各種因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通過建立不同的散熱筋結(jié)構(gòu)形式、高度、根數(shù)以及形狀的SR電機三維有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散熱的散熱筋結(jié)構(gòu)是高度高、根數(shù)多、上窄下寬的梯形截面的周向散熱筋的結(jié)論。通過建立不同繞組裝配工藝下的SR電機三維有限元模型，分析得出了加強繞組剛度可以提高系統(tǒng)低階固有頻率的結(jié)論。通過比較實驗樣機的模態(tài)分析結(jié)果和運行實驗結(jié)果，證實了模態(tài)分析的有效性。仿真是計算SRD系統(tǒng)性能和預估電機振動的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系統(tǒng)的非線性動態(tài)仿真模型的基礎(chǔ)上，對SRD系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)性能仿真、動態(tài)性能仿真以及負載突變仿真。接著利用穩(wěn)態(tài)性能仿真，綜合考慮最大平均轉(zhuǎn)矩和效率這兩個優(yōu)化目標，對SR電機的開關(guān)角進行了優(yōu)化。最后結(jié)合由磁場有限元計算得到的徑向力數(shù)據(jù)表和穩(wěn)態(tài)性能仿真，通過非線性插值得到徑向力的波形，然后對徑向力波形進行了頻譜分析，從而找到其主要的諧波分量。在電機設計階段避免徑向力波主要頻譜分量與SR電機定子的固有頻率接近而引起共振是降低SR電機噪聲的首要條件。合適的控制策略對于SR電機減振降噪是必不可少的。本文理論推導出三步換相法的時間參數(shù)取值公式。仿真證明本取值公式較原先文獻的結(jié)論在阻尼比較小時有更好的減振效果。針對SR電機運行中可能出現(xiàn)多個模態(tài)振形被激發(fā)出來的情況，利用數(shù)值優(yōu)化法對三步換相法的時間參數(shù)進行了優(yōu)化，使得減振效果整體最佳，所提的數(shù)值優(yōu)化方法對兩步換相法同樣有效。在分析已有的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，針對其不足之處，提出了轉(zhuǎn)矩定頻控制取代內(nèi)滯環(huán)的方法、開始重疊區(qū)域的轉(zhuǎn)矩控制方法、最佳開關(guān)角度二次優(yōu)化法和時間參數(shù)優(yōu)化的三步換相法等新的控制方案。動態(tài)仿真證明這些方案是切實有效的，達到了預期效果。最后在直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的每一次轉(zhuǎn)矩斬波都使用三步換相法，和在相關(guān)斷時刻根據(jù)實際電平靈活選用兩步或三步換相法以減小電機振動噪聲，并提出了考慮減振要求的開關(guān)頻率設計方法，最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。設計并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR電機控制器。根據(jù)控制策略要求，選用了不對稱半橋功率電路拓撲結(jié)構(gòu)；出于降低成本以及提高可靠性考慮，采用了MOSFET雙路并聯(lián)電路方案。在控制軟件中實現(xiàn)了本文所提出的降低SR電機振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略。本文最后對實驗樣機進行了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的測量實驗，對比轉(zhuǎn)矩測量值與轉(zhuǎn)矩有限元計算值，驗證了磁場有限元計算的有效性。然后對實驗樣機進行了空載與負載、電流控制與轉(zhuǎn)矩控制、低速斬波與高速單波、是否采用兩步或三步換相法等一系列對比運行實驗，對比各種實驗結(jié)果，充分證實了本文所提出的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動控制策略的有效性。本課題組承擔了國家十·五863計劃電動汽車重大專項：“EQ6110HEV混合動力城市公交車用電機及其控制系統(tǒng)”（2001AA501421）。本文的研究是在該項目的資助下完成，并且本文關(guān)于電機本體結(jié)構(gòu)形式、散熱筋結(jié)構(gòu)和機械降噪措施等的結(jié)論已在該項目的60kW實驗樣機上得到證實。
標簽： 開關(guān)磁阻電機 減 降噪
上傳時間： 2013-07-05
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稀土永磁無刷直流電動機采用高磁能積的稀土永磁材料，同時采用電子換向技術(shù)去掉了電刷，使得它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、運行特性優(yōu)良等特點，從而廣泛應用于航空航天、精密儀器、工業(yè)控制等許多對電機運行性能要求較高的場合。因此，對稀土永磁無刷直流電機的研究具有重要的意義。本文對稀土永磁無刷直流電動機設計方法和分析方法進行了研究： 永磁電機設計計算中傳統(tǒng)的一般采用比較簡單的磁路法，用磁鋼工作圖計算靜態(tài)及動態(tài)的工作點，這顯然不能滿足精確性的要求。本文采用了場路結(jié)合的方法，首先利用磁路法對電機進行初步設計，然后建立有限元分析模型對電機的參數(shù)和性能進行精確分析，采用這樣的方法不但可以滿足精確性要求，同時可以縮短設計周期。 本文把有限元方法引入到了對電機性能影響較大的重要系數(shù)(如空載漏磁系數(shù)、電樞計算長度、計算極弧系數(shù)和氣隙系數(shù)等)及性能參數(shù)反電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩、電感的計算中。以電機內(nèi)磁場有限元分析為基礎(chǔ)的設計結(jié)果體現(xiàn)了較高的精確度；同時，由于在大功率、高轉(zhuǎn)速的永磁無刷直流電動機中，電流受漏感的影響從而改變了電機的性能，因此漏感的作用不容忽視。本文推導了稀土永磁無刷直流電動機漏電感計算的有限元方法，引入了電機等效電阻系數(shù)，并針對電磁轉(zhuǎn)矩脈動和齒槽轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)生的原因，給出了多種有效的抑制方法，使電機設計更為合理。最后介紹了電機測試平臺的搭建和具體的測試方法，以驗證用戶關(guān)心的電機性能參數(shù)在電機設計中的正確性。
上傳時間： 2013-06-09
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作為數(shù)控機床、機器人等的重要組成部分，隨著加工制造、汽車等行業(yè)的發(fā)展，永磁交流伺服系統(tǒng)成為國內(nèi)外研究和應用的一個重要領(lǐng)域。同時隨著功率電子器件和微處理器的進步，伺服系統(tǒng)也逐步向全數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化系統(tǒng)具有可靠性高、實現(xiàn)新控制策略容易、功能豐富等優(yōu)點。 本文論述了永磁同步電機空間矢量脈寬調(diào)制控制的最新發(fā)展，分析了從基礎(chǔ)理論到最新的控制算法的有關(guān)永磁同步電機空間矢量控制的許多問題。在對永磁同步電動機(PMSM)的數(shù)學模型和控制理論進行全面、深入研究的基礎(chǔ)上，本文在PMSM 的電壓空間矢量的弱磁控制方面做了大量的理論和實驗研究，提出一種基于空間矢量PWM (SVPWM)的PMSM 定子磁鏈弱磁控制定方法，在電機轉(zhuǎn)速達到基本轉(zhuǎn)速之前采用最大轉(zhuǎn)矩/電流策略控制，超過基本轉(zhuǎn)速之后采用弱磁擴速的電流控制策略，使電機具有更大的調(diào)速空間，該策略可實現(xiàn)電壓矢量近似連續(xù)調(diào)節(jié)，有效減小了PMSM 的轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能，仿真結(jié)果證明了這一結(jié)論。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了一套基于TMS320LF2407A 的高性能全數(shù)字永磁交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空間矢量PWM 控制為核心。
標簽： 永磁同步電動機 調(diào)速控制
上傳時間： 2013-06-08
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勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，對同步發(fā)電機乃至電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重要影響。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式日趨復雜，對同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和靈活性提出了更高的要求。本文根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器的國內(nèi)外發(fā)展趨勢，研究開發(fā)了以TMS320F2812芯片為控制核心的同步發(fā)電機DSP勵磁調(diào)節(jié)器。 本文首先介紹了數(shù)字勵磁的發(fā)展歷程、特點及應用范圍，然后介紹了同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展狀況及趨勢，提出了基于數(shù)字信號處理器 TMS320F2812 控制的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)微機勵磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設計方案。 在詳細解釋功率器件 IGBT 和控制器件TMS320F2812芯片基礎(chǔ)上，提出了勵磁系統(tǒng)的主要硬件設計及軟件實現(xiàn)方法；完成了IGBT勵磁裝置主回路和 IGBT 保護及驅(qū)動單元的設計；進行調(diào)節(jié)器硬件設計，給出了硬件原理圖和軟件流程圖；利用TMS320F2812芯片強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設和高速的實時處理能力，用單片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了交流采樣、變速積分 PID控制算法、PWM功率調(diào)節(jié)和系統(tǒng)保護等功能。TMS320F2812芯片的引入，大大簡化了勵磁控制器的硬件結(jié)構(gòu)，提高了勵磁系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 最后，為驗證所設計的勵磁調(diào)節(jié)器的有效性和控制效果，采用 MATLAB 中 SIMULINK 仿真平臺，設計了勵磁控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，采用 TMS320F2812的同步發(fā)電機IGBT勵磁系統(tǒng)具有響應快速、調(diào)節(jié)靈敏、控制性能優(yōu)良等特點。
上傳時間： 2013-07-29
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直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài)，是指在變壓器的勵磁電流中出現(xiàn)了直流分量。在直流輸電系統(tǒng)中，由于換流站的工作特性，有直流電流分量流過換流變壓器的繞組，產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，這一現(xiàn)象將對換流變壓器的正常運行產(chǎn)生不利的影響，如勵磁電流發(fā)生畸變、變壓器鐵心損耗增加及鐵心高度飽和引起的漏磁通增加。因此，從電磁場的角度分析這一現(xiàn)象是必要的。 由于鐵磁材料的非線性，不能應用疊加原理分析直流偏磁時的勵磁情況。為此，本文應用了二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，借助大型有限元分析軟件Ansoft，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器空載運行狀態(tài)下的勵磁電流波形情況，結(jié)果表明，直流偏磁使鐵心中的磁通密度發(fā)生偏移，對應的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負半波極不對稱的形狀，并且直流偏磁量越大勵磁電流的畸變越嚴重。 在求出直流偏磁量與勵磁電流峰值關(guān)系的基礎(chǔ)上，應用一種基于鐵心空載損耗數(shù)據(jù)的方法，定量分析了在不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器鐵心損耗情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁電流的增加，鐵心損耗也會隨之增加，這會導致鐵心溫升上升，嚴重時會導致鐵心局部過熱，影響變壓器的正常運行。 在漏磁場分析中，討論了變壓器漏磁場的類型和作用，經(jīng)過合理簡化，建立了換流變壓器二維漏磁場計算模型，應用二維瞬態(tài)場路直接耦合有限元法，分析了不同等級直流偏磁電流作用下，換流變壓器漏磁場分布情況，結(jié)果表明，隨著直流偏磁量的增加，不同位置處漏磁場分量的變化規(guī)律基本不變，但漏磁在增加，且不同位置漏磁分量增加的速率不同。
上傳時間： 2013-06-25
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