检索结果-南通市图书馆

作者：迟连强沈阳工业大学

学位级别：硕士

高功率密度和高效率的电工装备在电力牵引系统以及工业领域中一直占有重要的地位。然而磁场、温度场、结构力场的相互耦合作用的现象在电工装备的设计、制造和运行过程中广泛存在。因此,在考虑应力与温度耦合作用的条件下,准确模拟旋转... 详细信息

高功率密度和高效率的电工装备在电力牵引系统以及工业领域中一直占有重要的地位。然而磁场、温度场、结构力场的相互耦合作用的现象在电工装备的设计、制造和运行过程中广泛存在。因此,在考虑应力与温度耦合作用的条件下,准确模拟旋转磁化下铁心的磁滞特性是高功率密度电机优化设计的前提和基础。为了更为准确的模拟在考虑温度与应力耦合作用下电工钢片矢量磁滞特性,本文提出了一种基于并行策略的改进back-propagation（BP）神经网络的磁特性模拟方法。为了保证训练数据的全面性,并且减少获取训练数据所花费的试验测量成本,本文对试验设计方法进行研究,引入均匀试验设计来选取训练数据,使用试验室自主研发的应力与温度作用下电工钢片矢量磁特性测量装置测量模拟方法需要的训练数据。为了表征在应力与温度作用下电工钢片的矢量磁特性,本文选择使用“黑匣子”方法,抛开复杂的物理现象与繁琐的数学计算,使用BP神经网络模拟应力与温度作用下电工钢片的矢量磁滞特性。为了弥补传统的BP神经网络的缺陷,本文将粒子群算法与神经网络相结合,并在粒子群算法中融入BP神经网络的误差反向传播机制,提出了一种基于误差反向传播机制和粒子群优化算法（Particle swarm optimization,PSO）的神经网络学习算法。为了使PSO-BP学习算法的训练时间最大限度的缩短,保证学习算法的收敛精度,本文在学习算法训练过程中,引入了并行策略的思想,将整个神经网络训练系统的输出进行了拆分,采取空间换取时间的方式,缩短了训练时间。最后,为了验证所提出PSO-BP学习算法的模拟精度,本文分别使用BP神经网络,基于PSO训练神经网络以及PSO-BP学习算法模拟应力与温度作用下电工钢片的矢量磁特性。对比三种建模方法的模拟精度,发现使用本文提出的基于PSO-BP学习算法矢量磁滞模型具有更好的泛化能力和学习能力。

关键词：电工钢片矢量磁滞模型温度依赖应力依赖 back-propagation神经网络

钻井平台传感器无线能量与数据同传系统设计研究

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钻井平台传感器无线能量与数据同传系统设计研究

作者：张诗宁沈阳工业大学

学位级别：硕士

多物理因素作用下新型磁性材料磁特性测量与模拟

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多物理因素作用下新型磁性材料磁特性测量与模拟

作者：徐进沈阳工业大学

学位级别：硕士

电机、变压器在电力系统及工业领域作为机电能量转换的枢纽,高效率、低损耗为其永远的发展命题。近年来随着电网技术的飞速发展,要求电工装备逐渐向高频化、小型化方向发展。相比于传统硅钢材料,非晶、纳米晶等新型磁性材料具有高磁导... 详细信息

电机、变压器在电力系统及工业领域作为机电能量转换的枢纽,高效率、低损耗为其永远的发展命题。近年来随着电网技术的飞速发展,要求电工装备逐渐向高频化、小型化方向发展。相比于传统硅钢材料,非晶、纳米晶等新型磁性材料具有高磁导率、低矫顽力以及低比损耗等优良特性,在高频工况下具有优秀的节能表现。然而,由于材料本身结构和物理特性决定了非晶、纳米晶这类新型磁性材料对温度及应力等物理因素的变化十分敏感,而采用非晶、纳米晶材料的电机、变压器在装配、切割、卷绕过程中无法避免应力的引入。而运行时由于损耗的存在,温度也会升高,进而影响磁特性。因此,研究针对这类磁性材料的复杂磁特性测量方法进而建立计及温度、应力因素的磁滞模型是提高电工装备设计水平和性能分析精度的前提。所以,本课题在倡导研究大功率高频变压器、高频高速电机的今天具有较高的理论价值和实际应用前景。本文首先以IEC60404-6中介绍的环样测量方法为基础,结合实验室现有条件,对实验装置进行改进。增设空气磁通补偿系统以抵消空气部分磁通对测量结果的影响,有效提高了测量结果的准确性。通过将待测环样置于恒温箱中实现温度的加载;使用机械夹具及力传感器搭配设计好的夹件实现应力的定量加载,实现了分别考虑温度及应力作用下的纳米晶材料高频磁特性的测量,结合自研的高频磁特性测量系统,测量频率最高可达20k Hz。通过对比磁滞回线及实验测量数据发现,随着温度的升高,矫顽力会随之明显升高,饱和点磁场强度幅值升高,材料的铁耗明显上升;而压应力的施加对饱和点磁场强度幅值无明显影响,但会导致剩余磁化强度与矫顽力明显升高,在环样发生形变时影响显著。根据上述测量得到的纳米晶材料的实验数据,建立了一种能够分别考虑温度及压应力的动态磁滞模型。由于测量频率较高,涡流损耗占比较大,因此本文以传统的Jiles-Atherton（JA）磁滞模型为基础,结合铁耗分离理论,引入涡流修正系数,得到动态JA磁滞模型。而后将粒子群优化算法应用于JA模型参数辨识之中,拟合温度及压应力作用下计算所得到的模型参数的变化趋势,最终分别得到温度、压应力依赖的动态JA磁滞模型。通过与实验测量结果的对比验证了提出的磁滞模型具有较高的模拟精度。

关键词：纳米晶材料磁特性 JA磁滞模型温度压应力

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接近服役条件电机铁心损耗模型研究

接近服役条件电机铁心损耗模型研究

作者：邢博文沈阳工业大学

学位级别：硕士

国家能源局相关统计数据表明,2020年我国工业用电量占全社会用电量的67%。工业用电的70%以上都由电机消耗。电机损耗的准确计算对于高品质电机设计和性能优化具有重要意义。铁心损耗作为电机损耗的主要来源之一,一般占电机总损耗的15%～... 详细信息

国家能源局相关统计数据表明,2020年我国工业用电量占全社会用电量的67%。工业用电的70%以上都由电机消耗。电机损耗的准确计算对于高品质电机设计和性能优化具有重要意义。铁心损耗作为电机损耗的主要来源之一,一般占电机总损耗的15%～40%。电机在实际服役条件下内部物理过程十分复杂,涉及多物理场的耦合作用。磁场、应力和温度等因素会直接影响铁心损耗计算的准确性。因此,在铁心损耗的计算过程中考虑相关物理因素的作用是有必要的。本文通过自研的复杂工况下电工钢片矢量磁特性测量装置测量了多物理因素同时作用下的电工钢片损耗特性,经数据分析后得到不同物理因素对铁心损耗的影响规律。以此为基础,建立了接近服役条件电机铁心损耗模型,将计算结果与试验数据对比,证明了模型准确性。将模型用于一台Y系列感应电机的铁耗分析,给出了模型具体应用流程。首先,介绍了电机铁心损耗分离理论和三种铁心损耗的生成机理,对现有的铁心损耗模型进行分类总结。分析了不同模型计及磁化方式、应力、温度三个物理因素影响的方法,提出了模型的优点和不足,明确了建立接近服役条件电机铁心损耗模型的必要性。其次,介绍了课题组自研的复杂工况下电工钢片矢量磁特性测量装置的硬件结构和测量原理。通过分析试验测得的复杂工况下电工钢片损耗数据,得到不同磁化轨迹轴比、不同应力、不同温度下的50W600无取向电工钢片铁耗曲线。对比不同条件下的铁耗曲线数据,明确了旋转磁化、应力和温度对电工钢片损耗的影响方式,提出了不同物理因素在铁心损耗模型中的修正方法,建立了可以综合考虑旋转磁化、应力、温度影响的接近服役条件电机铁心损耗模型。利用测量数据,对比了改进模型和三项式损耗分离模型的计算精度,验证了接近服役条件电机铁心损耗模型准确性。最后,对一台感应电机进行仿真分析。通过磁场仿真得到电机定子铁心不同位置的磁化方式特点;通过应力场仿真得到定子过盈装配的应力分布;通过温度场仿真得到电机稳态运行后的温度分布。提取仿真数据,使用接近服役条件电机铁心损耗模型计算电机铁心损耗并与其他模型结果进行对比,验证了改进模型的实际应用价值。

关键词：铁耗模型旋转磁化温度依赖应力依赖服役条件

计及切割方式影响的电工钢片磁特性测量和模拟方法研究

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计及切割方式影响的电工钢片磁特性测量和模拟方法研究

作者：张晓阳沈阳工业大学

学位级别：硕士

电工钢片广泛应用于现代电机、变压器的铁心,其磁特性兼具磁滞、涡流、磁各向异性等特点,同时受到激励频率和加工工艺等影响。电机、变压器铁心叠片常采用冲剪、线切割、激光切割等加工方式,这些加工方式会带来电工钢片磁性能的恶化。... 详细信息

电工钢片广泛应用于现代电机、变压器的铁心,其磁特性兼具磁滞、涡流、磁各向异性等特点,同时受到激励频率和加工工艺等影响。电机、变压器铁心叠片常采用冲剪、线切割、激光切割等加工方式,这些加工方式会带来电工钢片磁性能的恶化。优秀的电机设计和性能分析方法离不开精细的材料模型。开发计及电工钢片切割方式影响的磁特性数学模型对准确预测电机性能具有重要的意义。有关电工钢片切割边缘效应影响的研究在国外尚处于起步阶段,而在国内,就笔者目力所及,尚未见相关模型的研究报道。本文基于实验室引进德国的单片一维磁特性测量系统,测量并分析了不同加工方式、切割条数下电工钢片磁特性的演变规律,推导了表征切割边缘效应的分层材料模型和渐变模型,并推导了模型参数的辨识方法。具体工作内容有:首先,对待切割电工钢片进行退火处理以消除预加工过程中引入的机械应力和热应力,避免对后续实验结果造成干扰。分别使用剪切、线切割和激光切割法对经退火处理的电工钢片进行切割并测量了不同切割条数和激励形式下的电工钢片磁特性的数据。然后,分析了不同切边条数,频率,切割方式下,电工钢片的磁特性的演变规律。详细讨论了不同切割情况和激励方式对电工钢片交流磁化曲线和损耗曲线的影响。利用切割前后的磁特性测量数据(磁化曲线,铁耗曲线),推导了计及切割边缘效应的电工钢片分层材料模型,计算了不同切割方式下材料磁性能恶化区域的宽度。基于不同切割边数的磁特性测量数据,推导了磁特性恶化区域范围内距离切割边缘不同位置磁导率的变化规律。最后,为验证所提出的模型的合理性,通过有限元仿真分析了计及切割影响的三维单片测量器的磁场分布和损耗,并与实际测量结果进行了对比。应用本文推导的分层模型,仿真了一台无刷直流电机的输出转矩并对比了计及切割边缘影响前后的性能分析结果的差异。

关键词：切割方式材料模型磁特性有限元仿真

基于卷积神经网络的电工钢片复杂磁特性模拟方法研究

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基于卷积神经网络的电工钢片复杂磁特性模拟方法研究

作者：董纪兴沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着电工装备的不断升级,追求其高功率密度和高效率的研究逐渐作为电气工程领域一项重要的发展目标。电机、变压器等电工装备广泛采用电工钢片作为铁心的磁性材料,在电工装备的制造和实际运行过程中存在着磁场、温度场、结构力场相互耦... 详细信息

随着电工装备的不断升级,追求其高功率密度和高效率的研究逐渐作为电气工程领域一项重要的发展目标。电机、变压器等电工装备广泛采用电工钢片作为铁心的磁性材料,在电工装备的制造和实际运行过程中存在着磁场、温度场、结构力场相互耦合的现象,其磁特性会受到温度、应力以及磁化方式的影响。因此,精确测量和模拟多物理因素下电工钢片的复杂磁特性是精细设计和优化电工装备的前提。为了实现对电工钢片的磁特性的数值模拟,国内外学者建立了许多不同形式的磁滞模型。其中,神经网络磁滞模型,作为一种能够模拟电工钢片磁特性的新型磁滞模型,可以避免传统磁滞数学模型复杂的物理机理和数学运算,而且与电磁场数值分析相结合时在一定程度上可以减少计算时间。但BP神经网络磁滞模型存在学习速率慢、模拟精度差等缺陷,而随着深度学习的不断发展,卷积神经网络在处理高维复杂问题时,具有更好的提取和学习特征的能力。因此,本文提出了一种基于卷积神经网络的电工钢片复杂磁特性模拟方法,本文主要的研究内容如下:首先,利用实验室自主研发的温度与应力作用下电工钢片矢量磁特性测量装置测得磁通密度B和磁场强度H,并对试验数据经过预处理后作为模型的训练样本。其次,为了提高模型对电工钢片矢量磁特性的模拟精度,本文通过引入残差模块增加模型宽度和深度的方法,建立基于残差连接的深度卷积神经网络磁滞模型,但特征分布在经过多层网络的训练后会出现偏移的问题,降低模型的训练速度。因此在深度卷积网络的基础上引入批规范层,对网络中的权值和偏置进行批规范化处理。最后,通过对比不同网络结构磁滞模型模拟在应力与温度耦合条件下电工钢片的矢量磁特性,验证深度卷积神经网络磁滞模型的可行性和有效性,基于最终的模拟结果分析,发现残差神经网络磁滞模型既能减少迭代次数,又能够保证磁滞特性模拟的精细性。

关键词：电工钢片矢量磁滞模型温度依赖应力依赖卷积神经网络模型

不同生产阶段下电机定子铁心磁特性与铁耗的测量研究

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不同生产阶段下电机定子铁心磁特性与铁耗的测量研究

作者：陶旭沈阳工业大学

学位级别：硕士

电工钢片广泛应用于电机、变压器等电工设备的制造中。电工钢片的磁特性通常采用IEC标准或国标中给出的诸如爱泼斯坦方圈法或单片测量法等测量得到。这些方法只能够测量磁通密度均匀分布时电工钢片光片的磁特性。然而在实际电机制造过程... 详细信息

电工钢片广泛应用于电机、变压器等电工设备的制造中。电工钢片的磁特性通常采用IEC标准或国标中给出的诸如爱泼斯坦方圈法或单片测量法等测量得到。这些方法只能够测量磁通密度均匀分布时电工钢片光片的磁特性。然而在实际电机制造过程中,裁剪电工钢片等产生的机械应力以及焊接铁心时产生的热应力会降低或者恶化电工钢片的磁性能,从而使铁耗增加。此时电工钢片的磁特性与光片时相比差别很大,不能由光片的磁特性来代替。为了研究不同生产过程对电机铁心磁特性的影响,需要测量实际电机铁心的B-H特性以及铁耗特性。实际上,由于实际电机铁心磁路的形状比较复杂,传统的基于标准的测量方法不能够直接应用于实际铁心磁特性的测量。因此,本文提出了一种基于辅助铁心励磁的磁特性测量方法。通过合理设计的辅助铁心,励磁磁通在磁路中基本均匀分布,满足测量的要求。磁路中的磁通密度B通过缠绕在辅助铁心上的B线圈拾取,磁场强度H通过测量励磁线圈中的电流计算得到。铁心的比铁耗通过基于坡印廷定理推导的公式计算得到。整个测量系统由工控机、数据采集卡、低通滤波器、功率放大器、隔离放大器、被测铁心以及B线圈与分流器组成。测量软件采用NI公司的Labview软件编写完成,实现励磁电压的加载,磁通密度波形反馈控制,B、H信号的拾取以及铁心损耗的计算和数据存储的功能。通过搭建的测量系统,完成电机定子铁心电工钢片光片、冲片、铁心、下线后铁心、装入机壳后铁心等阶段的磁特性的测量。最后,将不同生产阶段下测量的电机定子铁耗和B-H特性进行比较,研究不同生产阶段对电机磁性能的影响。

关键词：铁耗磁特性测量电机铁心辅助铁心

基于多物理场耦合的轴承电蚀数值模拟方法研究

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基于多物理场耦合的轴承电蚀数值模拟方法研究

作者：王斯沈阳工业大学

学位级别：硕士

基于信号注入与热网络法的电机绕组温度辨识及重构

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基于信号注入与热网络法的电机绕组温度辨识及重构

作者：孙家毓沈阳工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因其运行可靠、功率密度高、损耗低、结构简单等特点,被广泛应用于轨道交通、工业、农业等各个领域。随着永磁同步电机应用领域的增加,其稳定性及安全性随之受到了挑战。为此,人们对永磁同步电机的运行特性及使用寿命提出... 详细信息

永磁同步电机因其运行可靠、功率密度高、损耗低、结构简单等特点,被广泛应用于轨道交通、工业、农业等各个领域。随着永磁同步电机应用领域的增加,其稳定性及安全性随之受到了挑战。为此,人们对永磁同步电机的运行特性及使用寿命提出了更高的要求。在电机的运行中,复杂的工况、有限的空间和散热条件将会引起定子绕组局部过热,甚至超过其最高温升限制导致电机的损坏。因此,为了提高电机的运行可靠性,延长电机的使用寿命,对电机定子绕组的温度尤其是最热点温度进行监测是很有必要的。本文研究了信号注入识别永磁同步电机参数与热网络模型结合计算永磁同步电机各部分温度的方法,从而提出了基于信号注入与热网络法的电机绕组温度辨识及重构策略,并搭建仿真模型,最后通过实验进行验证。首先,介绍了永磁同步电机的结构、特点及数学模型。分析现有永磁同步电机不同种类信号注入方法的优缺点,选择出适合本文的一种信号注入策略。对优选的信号注入法进行介绍,并建立了仿真模型。用信号注入法辨识的参数计算出电机损耗（热源）,并通过损耗分离实验对仿真模型求解出的损耗进行验证。其次,对热网络模型概念进行介绍,系统的介绍了电机各部件的热阻求取方法及永磁同步电机热网络模型的搭建过程。并对本课题研究的电机定子绕组进行了精细化建模。为验证其合理性,本文构建了实验电机的有限元仿真模型,使其计算结果与热网络法求解的电机全域热分布进行对比分析。然后,将基于信号注入法的热源求取模型与基于热网络法的电机温度辨识模型进行联立。为提高永磁同步电机定子绕组的温度辨识精度,此模型还考虑了电机参数与温度的耦合关系。通过编写主调函数来实现将热源模型的计算结果更新到热网络模型,同时将热网络模型计算的温度对热源（损耗）的影响更新至热源模型,直至电机温度进入稳态。最后,搭建永磁同步电机温升实验平台,通过记录永磁同步电机不同工况下的温升数据。并与本文提出的基于信号注入与热网络法的电机绕组温度辨识及重构策略的计算结果进行对比分析,检验此策略有效性。

关键词：永磁同步电机定子绕组温度监测信号注入法热网络法

基于离散元的软磁复合材料磁特性评估方法研究

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基于离散元的软磁复合材料磁特性评估方法研究

作者：赵轩哲沈阳工业大学

学位级别：硕士