检索结果-南通市图书馆

作者：高卫卫江西理工大学

学位级别：硕士

永磁力矩电机被广泛应用于工业自动化、机器人、新能源汽车等领域,直接决定着装备的性能与质量。区别于传统工业电机,协作机器人等高集成制造装备采用的永磁力矩电机往往运行在频繁启停、加减速、变载甚至多倍过载(即S2-S8工作制)的情... 详细信息

永磁力矩电机被广泛应用于工业自动化、机器人、新能源汽车等领域,直接决定着装备的性能与质量。区别于传统工业电机,协作机器人等高集成制造装备采用的永磁力矩电机往往运行在频繁启停、加减速、变载甚至多倍过载(即S2-S8工作制)的情况下。随着制造装备的高度集成化与性能需求的不断攀升,其对永磁力矩电机的转矩密度与过载能力也提出了更高的要求。具有超高功率密度与过载能力电机的热负荷将大幅度增加,同时电机单位体积的损耗和工作温升也会显著增大,因此,电机的发热问题将成为限制其性能指标提升的瓶颈因素。基于固-液相变材料的被动热管理技术,由于潜热(相变焓)的存在,固-液相变材料在其相变过程会吸收一定的热量,将其应用于永磁力矩电机可实现温升的平抑,提高电机的过载能力。本文对基于固-液相变材料的电机热管理技术进行了研究,建立并简化了永磁同步力矩电机的热网络模型,总结了电机各部分热阻的计算公式。提出固-液相变材料的集总参数模型,并给出固-液相变材料石蜡热阻和热容的等效计算方法。设计了应用固-液相变材料的电机机壳,通过回弹装置和密封设计解决了固-液相变材料在相变时体积变化及液态密封的问题。基于建立的热网络模型,比较分析了固-液相变电机和原电机的温升曲线,验证了石蜡在相变时对电机的温升的抑制效果,对电机过载能力的提高,以及该电机在周期性工况下其固-液相变材料石蜡循环利用的可行性。搭建电机的温升测试平台,通过实验验证了基于固-液相变材料电机热网络模型的准确性,实验结果表明,在额定工况下,原电机与模型计算的绕组瞬态温度差在4℃以内,固-液相变电机与模型计算的绕组瞬态温度差在5℃以内;在转矩0.6Nm,转速3000rpm下,比较分析了固-液相变电机和原电机温升曲线特性,石蜡发生相变,固-液相变电机的温升得到抑制。最后通过实验验证,优化固-液相变电机的机壳结构可以有效改善储存相变材料机壳的导热性能。本文通过实验与仿真相结合的方法,对应用固-液相变材料(石蜡)电机的温升分析方法和温升抑制效果进行了研究,为固-液相变电机的温升分析,固-液相变材料的选取及用量的设计计算提供指导和参考。

关键词：永磁力矩电机热网络模型固-液相变集总参数温升抑制

基于热网络-有限元耦合的干式变压器动态温升建模研究

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基于热网络-有限元耦合的干式变压器动态温升建模研究

作者：林碧仁华南理工大学

学位级别：硕士

随着碳达峰、碳中和目标的不断推进,风力发电、光伏发电和新能源汽车等低碳技术在电网中的渗透率不断增加,配电网负荷的随机性和波动性特征愈来愈明显。在面对这种波动性负荷时,干式变压器的温度场变化情况更为复杂,其运行温度过高问题... 详细信息

随着碳达峰、碳中和目标的不断推进,风力发电、光伏发电和新能源汽车等低碳技术在电网中的渗透率不断增加,配电网负荷的随机性和波动性特征愈来愈明显。在面对这种波动性负荷时,干式变压器的温度场变化情况更为复杂,其运行温度过高问题将会加重,为运行维护工作带来了巨大的挑战。准确计算干式变压器的动态温度对预防过热运行、提高负荷调控水平有重要意义,传统的干式变压器温度计算方法动态特性较差,难以适应日益复杂的运行条件。针对上述问题,本文基于热网络-有限元耦合方法对干式变压器的动态温升建模方法展开了研究。论文具体研究内容如下:(1)建立了考虑轴向热传递过程的干式变压器热网络模型。结合热电类比原理和干式变压器热传递过程,建立了干式变压器的热网络模型,模型中引入轴向热阻表征轴向热传递过程;确定了各个模型参数的计算方法,详细分析了散热气道内的空气对流特性,提出通过局部努塞尔数关联式修正模型的对流热阻,以提高模型对于温度分布的计算精度。(2)建立了干式变压器三维磁-热-流耦合有限元仿真模型,获取努塞尔数、温度和流速等仿真数据用于对热网络模型进行参数修正。基于厂家提供的几何结构参数和材料参数,建立了干式变压器的磁-热-流耦合模型,分析了电磁场仿真结果以及自然对流和强制对流方式下的流体场和温度场仿真结果;接着,搭建了干式变压器温升实验平台,验证了有限元仿真模型的合理性和准确性;最后,利用仿真数据拟合得到局部努塞尔数关联式,用于修正热网络模型的对流热阻,并对比了使用努塞尔数经验公式和局部努塞尔数关联式的热网络模型的计算精度。(3)实现了热网络模型与干式变压器实体间的个性化匹配,考虑到实现模型与实体间的同步运行是建立个性化匹配的重要环节,通过实验案例探讨了实现两者同步运行的方法。首先,利用实验测量数据对基于仿真数据修正后的热网络模型进行再修正,建立了模型和实体的等效性;接着,分析了各个随运行时间变化的参数对热网络模型计算精度的影响,确定了保证同步运行的温度测量点,并制定了同步运行策略;最后,通过轴流风机风速衰减的实验案例分析了热网络模型与干式变压器实体同步运行的可行性。

关键词：干式变压器热网络模型局部努塞尔数有限元仿真温度场

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直流SSPC主功率管的结温在线估计研究

直流SSPC主功率管的结温在线估计研究

作者：钱叶彤南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着多电飞机和全电飞机在国内外的快速发展,电能成为飞机上重要的二次能源,这极大简化了飞机结构,降低了飞机重量和全周期费用,使飞机的安全可靠性和可维护性得到了极大提升。其中,智能配电系统逐步取代传统机电式配电系统,成为多电飞... 详细信息

随着多电飞机和全电飞机在国内外的快速发展,电能成为飞机上重要的二次能源,这极大简化了飞机结构,降低了飞机重量和全周期费用,使飞机的安全可靠性和可维护性得到了极大提升。其中,智能配电系统逐步取代传统机电式配电系统,成为多电飞机电气系统的核心组成部分。固态功率控制器(Solid State Power Controllers,SSPC)作为先进智能飞机配电系统的核心部件,通常采用半导体功率器件作为主控器件,兼具断路器的断线保护功能和固态继电器的可靠性,具有开关速度快,无触点,电磁干扰小,可靠性高,便于微机控制等特点。随着SSPC的功率等级和功率密度的提高,SSPC的可靠性问题愈发突出,作为飞机配电系统的核心部件,SSPC的可靠性很大程度上影响了飞机配电系统的安全可靠运行。主功率管SiC MOSFET作为直流固态功率控制器中最容易失效的器件,除了承受正常的开通/关断应力外,还需要切断过载电流,甚至需要处理恶劣的短路电流冲击,在此过程中,SiC MOSFET的结温波动较大。影响MOSFET失效的因素中,与温度有关的失效问题占比最大,占比55%。在承受热冲击和长期热循环后,易造成功率模块老化失效,影响飞机配电系统的可靠运行。因此,结合直流SSPC的实际工况,对直流SSPC的主功率管SiC MOSFET进行结温在线估计研究具有重要的现实意义。本文的主要工作如下:首先,本文分析直流SSPC的实际任务剖面,并对各个任务剖面中直流SSPC主功率管SiC MOSFET开展了功率损耗和热分析。建立SiC MOSFET的3D几何模型,在Ansys中搭建瞬态热分析模块,开展器件老化前后各个任务剖面下的瞬态热仿真分析。其次,本文搭建三阶Foster热网络模型来实时估计SiC MOSFET的结温。采用瞬态双界面法测量SiC MOSFET在寿命初期的瞬态热阻抗曲线,通过对曲线的拟合来获取热网络模型的参数,避免了壳温测量带来的误差。针对直流SSPC多任务剖面的特点,提出了基于勒贝格采样的结温迭代算法,根据被测特征参数的变化实时调整结温的估计频率,既可以保证算法的高精度,又可以节约控制器资源。针对SiC MOSFET漏源电压V较低时电压测量精度低的问题,设计了宽范围漏源电压检测电路,可以实现0～300V的SiC MOSFET漏源电压的高精度测量。并搭建实验平台,通过实验获取了直流SSPC的各个任务剖面的结温值,以验证本文提出的结温在线估计方法的实时性和准确性。然后,本文开展SiC MOSFET的功率循环加速老化实验,在老化过程中实时观测SiC MOSFET的导通电阻、稳态热阻、瞬态热阻抗参数的变化趋势,对热结构性能退化进行分析。并基于分析结果,设计了热模型自适应修正平台,在SiC MOSFET的全寿命周期内实时监测焊料层的老化状态,并在不影响直流SSPC正常运行的前提下间接获取结温作为更新依据,将热阻信息关联焊料层老化状态,实时修正Foster热模型参数,提高结温估计的实时性和准确度,为SSPC的安全可靠运行提供保障。最后,本文分析SiC MOSFET的失效机理,并针对焊料层的失效,采用了考虑功率器件平均结温和结温波动的失效物理模型——LESIT模型。对每一个任务剖面的平均结温和结温波动进行统计,分析每一个任务剖面的应力损伤,通过Miner线性累积损伤理论对直流SSPC各个任务剖面的损伤进行累积,预测了直流SSPC的寿命。

关键词：结温在线估计固态功率控制器 Si C MOSFET 热网络模型寿命预计老化实验失效物理

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基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法研究

基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法研究

作者：凌子文华中科技大学

学位级别：硕士

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)集合了MOSFET与BJT的优点,以高开关速度与低开关损耗被视为理想开关,广泛应用于逆变器等领域。温度作为影响IGBT器件失效的主要因素,能够快速准确的获取IGBT结温对研究器件... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)集合了MOSFET与BJT的优点,以高开关速度与低开关损耗被视为理想开关,广泛应用于逆变器等领域。温度作为影响IGBT器件失效的主要因素,能够快速准确的获取IGBT结温对研究器件失效机理、寿命预测与可靠性状态评估有着重要的意义。然而对于现有的IGBT芯片与模块,在不破坏其封装的情况下进行结温的实时测量非常困难。本文研究了基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法,利用磁纳米粒子的单点测温技术,结合结温测量模型,设计温度测量系统并通过实验实现了耗散功率阶跃变化时的结温实时测量。本文首先对IGBT的RC热网络模型进行简化,并结合散热系统得到二阶热网络模型,接着推导了二阶热网络模型的阶跃响应方程,得到耗散功率阶跃变化的结温测量模型,进而提出基于磁纳米粒子的IGBT结温测量流程,包括结温测量模型参数获取以及基于磁纳米粒子的结温测量。同时也对磁纳米粒子交流测温模型的误差以及结温测量模型的误差进行了仿真分析。完成模型建立后,研究磁纳米粒子测温的温度反演算法并搭建一套测温系统。首先根据磁纳米测温模型得到温度反演时的四种约束条件,接着结合粒子群算法通过仿真实验比较了四种约束条件的优劣,进而对温度反演算法进行优化,加强了算法的局部搜索能力。然后设计了测温系统的硬件与软件部分,硬件部分包括激励磁场产生装置与弱磁探测系统,软件部分则包括数字相敏检波算法与软件消剩磁。最后,设计实验并对实验结果进行分析。验证了磁纳米粒子用于IGBT工作环境下测温的可行性,得到了标准误差0.149K、最大误差0.31K的测温精度。并在不破坏IGBT现有封装的前提下,实现了耗散功率阶跃变化时IGBT结温的实时测量。

关键词：磁纳米粒子温度测量磁化强度绝缘栅双极型晶体管热网络模型

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屏蔽式永磁同步电机电磁与热解析

屏蔽式永磁同步电机电磁与热解析

作者：庄海军中国矿业大学

学位级别：硕士

屏蔽泵因其密封性好、安全性高等优点,常常用于制药、化工、石油和核等特殊领域,以此输送腐蚀性、易燃性液体。屏蔽电机是屏蔽泵的核心部件,屏蔽电机的性能决定了屏蔽泵性能的好坏。屏蔽电机与常规电机结构上的不同点在于,在气隙中嵌入... 详细信息

屏蔽泵因其密封性好、安全性高等优点,常常用于制药、化工、石油和核等特殊领域,以此输送腐蚀性、易燃性液体。屏蔽电机是屏蔽泵的核心部件,屏蔽电机的性能决定了屏蔽泵性能的好坏。屏蔽电机与常规电机结构上的不同点在于,在气隙中嵌入了一对金属屏蔽套。在交变的磁场中,金属屏蔽套上产生感应涡流,称为屏蔽电流。屏蔽电流会产生磁场,对原气隙磁场造成一定的影响,称为电磁屏蔽。屏蔽电流会带来损耗,从而引起温升;电机温度的改变又会引起屏蔽套电、热参数的变化,进而影响屏蔽电流,称为电热耦合。本文以屏蔽式永磁同步电机为研究对象,以研究电磁耦合、电热耦合为目标,对电磁解析法、电磁有限元法、传热解析法和传热有限元法四个方面展开深入研究。对于电磁解析法,针对传统解析法不能有效地适用于屏蔽式永磁同步电机,且不能解决电磁耦合的问题,因此提出了屏蔽式永磁同步电机的多层同心圆柱体电磁模型,搭建多谐波、强耦合、多参数的电磁解析模型。以绕组磁动势和永磁体磁动势为前提;利用分离变量法求解扩散方程;利用贝塞尔方程求解麦克斯韦方程组,得到电机本体磁场,从而探索电磁屏蔽。电磁解析法可以快速、精确地计算出电机的电磁特性,但是却不能有效地展示屏蔽电流和损耗的分布。对于电磁有限元法,针对电磁解析法不能有效的展示场分布的问题,搭建屏蔽式永磁同步电机的有限元模型。利用二维有限元探索电磁屏蔽现象,完善电磁解析法的结论;同时考虑端部效应,利用三维有限元展示屏蔽电流和损耗的分布。对于传热解析法,针对传统的热网络模型计算精度偏低的问题,提出了带补偿元素的热网络模型,即在传统的热网络模型中加入了补偿元素,补偿元素的作用是弥补传统热网络模型中认为热流不变所带来的偏差,进而搭建了多节点屏蔽式永磁同步电机的新型热网络模型。热网络模型可以快速、精确的计算出电机各部件的温升,但是却不能有效的展示电机各部件的温度分布。对于传热有限元法,针对传热解析法不能有效的展示电机各部件温度分布的问题,利用传热有限元法搭建电机模型,展示稳态下电机各部件的温度,完善屏蔽式永磁同步电机的传热分析。该论文有图47幅,表格15个,参考文献80篇。

关键词：屏蔽电机电磁解析法电磁有限元法热网络模型传热有限元法

基于磁热耦合的车用永磁同步电机非线性建模研究

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基于磁热耦合的车用永磁同步电机非线性建模研究

作者：董越重庆理工大学

学位级别：硕士

电机控制器作为电动汽车的核心部件,决定着电机的运行效率与运行安全,以及调速系统性能的优劣。在电机控制器研发初期需对控制器的各项性能进行测试,但现有测试系统存在结构复杂、硬件成本高、周期长等缺点。为了解决以上问题就有了利... 详细信息

电机控制器作为电动汽车的核心部件,决定着电机的运行效率与运行安全,以及调速系统性能的优劣。在电机控制器研发初期需对控制器的各项性能进行测试,但现有测试系统存在结构复杂、硬件成本高、周期长等缺点。为了解决以上问题就有了利用电力电子技术对电机及其机械负载进行模拟的电机模拟器系统,而电机模拟器能否模拟出电机的真实特性,其关键之一就是建立准确高效的电机模型。目前,车用永磁同步电机模型多采用定参数的线性模型,没有考虑到磁热耦合中电机电磁参数的变化情况以及参数变化对控制系统的影响,不能有效反映电机的真实运行特性。因此,建立准确高效的永磁同步电机非线性模型显得尤为重要。首先,本文分析了永磁同步电机结构原理,并在线性模型的基础上,推导了磁热耦合下电机非线性模型,包括电压方程、磁链方程、转矩方程。并在有限元计算基础上,研究了非线性因素对电机电磁参数的影响,得出了电阻与温度、电感与电流温度、永磁体磁链与温度电流的关系,为下文电机非线性建模提供理论基础。其次,利用电机中的传热学原理,搭建了电机动态热网络模型,并根据电机实际结构与材料特性,计算电机热网络模型中的热阻与热容,同时在MATLAB/Simulink平台进行仿真,对空载与加载工况下电机温升进行分析,可知电机绕组温度最高,转子次之,机壳最低,此外通过电机温升试验验证了热网络模型的准确性。然后,通过有限元计算结果,建立了电阻与温度、电感与电流温度、永磁体磁链与电流温度的关系,根据搭建的热网络模型,获取温度参数的输入,并利用查表法建立起各电磁参数与温度、电流的关系。同时对搭建的非线性模型采用后向欧拉法进行离散化处理,并对模型接口进行封装,从而得到了永磁同步电机非线性本体模型。最后,分析了最大转矩电流比的控制策略,在搭建的永磁同步电机非线性本体模型的基础上,建立了永磁同步电机的控制模型,同时基于最大转矩电流比的控制算法,对整个非线性系统进行仿真,得到了不同温度下电机的表现性能,并分析了电机各非线性电磁参数对系统输出的影响,得到了定子电流与输出转矩的关系。最后通过搭建的实验台,对电机稳态和动态工况下电流、转矩、转速波形的有效值与非线性模型、线性模型对比,相较于线性模型,非线性模型更接近实际实验值,能更好地反映出电机的实际运行特性。

关键词：车用永磁同步电机磁热耦合热网络模型非线性建模最大转矩电流比控制

冲击用无槽永磁直线电机系统特性分析及散热研究

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冲击用无槽永磁直线电机系统特性分析及散热研究

作者：龙兴重庆大学

学位级别：硕士

无槽永磁直线电机能够直接将电能转换为直线形式的机械能,具有体积小,推力密度高,无磁阻力,动态响应速度快等优点,在小功率皮革冲孔系统中具有良好的应用前景。但是,无槽型永磁直线电机较大的电磁气隙导致了电机在冲击运动过程中绕组损... 详细信息

无槽永磁直线电机能够直接将电能转换为直线形式的机械能,具有体积小,推力密度高,无磁阻力,动态响应速度快等优点,在小功率皮革冲孔系统中具有良好的应用前景。但是,无槽型永磁直线电机较大的电磁气隙导致了电机在冲击运动过程中绕组损耗大、散热困难等问题,限制了电机的安全和可靠运行。为此,本文从电机损耗和电机散热两个方面出发,通过理论计算、有限元仿真和样机实验等方法,对无槽永磁直线电机冲击系统特性、电机磁场分布、电机集总参数热网络模型进行了求解和分析,研究降低电机损耗、提升电机散热能力的方法。论文的研究内容与主要结论如下:首先,对比了各类短行程永磁直线电机的电磁特性和结构特点,从而论证了无槽永磁直线电机应用于冲孔系统的合理性与必要性。在此基础上,建立了无槽永磁直线电机气隙磁密以及电磁力的解析计算模型,进一步讨论了无槽永磁直线电机的电磁特点。其次,建立了无槽永磁直线电机冲击运动的数学模型,分别采用解析法和数值法求解了直线冲击系统的系统特性。结果表明,就本文提出的无槽永磁直线电机而言,在获得相同的冲击动能的条件下,减轻电机动子质量和增加电机平均推力系数都有利于减小冲击损耗并缩短冲击时间。此外,系统的冲击效率会随着冲击动能需求的增大而降低。基于上述结论,结合无槽永磁直线电机的磁场分布特点,本文提出了异型铁轭结构的无槽永磁直线电机以减轻电机的动子质量。根据有限元分析和样机实验结果,异型铁轭结构能在减轻动子质量的同时保持电机电磁推力不受影响,为降低系统损耗、提升系统动态响应速度提供了一个可行的方法,同时也验证了系统特性研究的相关结论。最后,基于集总参数热网络模型对无槽永磁直线电机的温升及散热情况进行了分析,根据热网络模型的计算结果,电机表面散热系数较小是限制电机散热能力的一个重要因素,而原电机表面温升高、材料发射率低为提升电机表面辐射散热能力提供了条件与空间。因此,本文采用高辐射系数的碳纳米涂层材料处理电机铁轭表面,热网络模型计算结果和温升实验结果均表明,该方法能够明显增强表面辐射散热,从而有效地降低电机各部件的温升,拓展电机的安全可靠运行范围。本文的研究可为无槽永磁直线电机在皮革冲孔应用中的设计和优化提供参考。

关键词：无槽永磁直线电机冲击系统特性异型铁轭结构热网络模型碳纳米涂层

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基于等效热网络法的潜油电机温度计算

基于等效热网络法的潜油电机温度计算

作者：杨雪哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着石油能源需求的增加和潜油技术的快速发展,潜油电机作为石油开采重要设备得到广泛的关注。在实际运行过程中,为了提高电机整体性能,设计者在选取电磁负荷时,通常接近其极限状态;加之潜油电机工作的井况环境十分复杂,使得潜油电机经... 详细信息

随着石油能源需求的增加和潜油技术的快速发展,潜油电机作为石油开采重要设备得到广泛的关注。在实际运行过程中,为了提高电机整体性能,设计者在选取电磁负荷时,通常接近其极限状态;加之潜油电机工作的井况环境十分复杂,使得潜油电机经常处在超负荷超高温的条件下,这将导致电机过热甚至烧毁。电机长时间工作在高温状态下严重影响电机的安全与性能,对于复杂的油田开采环境也造成巨大的安全隐患,因而准确计算电机的温度分布具有重要的意义。本文详细介绍潜油电机的具体结构和特点,并针对潜油电机的结构形式,采用热网络法计算电机的温度分布。通过合理划分求解区域内的节点,并将预期温度较高的敏感区域节点加密,建立了电机的热网络模型。在等效热阻计算过程中,根据相关资料合理选择经验公式和参数。对于两种不同材料之间的等效热阻引入接触热阻,通过给定接触面的粗糙度计算得到。热网络模型的节点之间采用三角形传热网络传热方式,并结合热力学基本原理,通过求解节点温度的矩阵方程,最终得到电机各部分平均温度。通过温度测试系统对潜油电机模拟样机的进行实验分析,将样机温度实验数据与热网络法的计算电机温度的结果进行对比,验证等效热网络法的可靠性。最后,根据电机的结构和实际运行情况,提出降低电机温度的改进措施。等效热网络法计算电机温度耗时短、简单易行,易于程序化,能够为电机的温度计算提供一定的依据。

关键词：潜油电机热网络模型接触热阻传热过程平均温度

车用轴向磁通永磁同步电动机全域效率优化研究

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车用轴向磁通永磁同步电动机全域效率优化研究

作者：陈鑫重庆大学

学位级别：硕士

轴向磁通永磁同步电动机具有高功率密度以及宽高效工作范围的特点,在新能源汽车上具有良好的应用前景。由于车载电池容量的限制,提高电动机在整个运行范围内的运行效率成为增加车辆续驶里程的关键问题之一。然而,轴向磁通永磁同步电动... 详细信息

轴向磁通永磁同步电动机具有高功率密度以及宽高效工作范围的特点,在新能源汽车上具有良好的应用前景。由于车载电池容量的限制,提高电动机在整个运行范围内的运行效率成为增加车辆续驶里程的关键问题之一。然而,轴向磁通永磁同步电动机具有三维磁热特性,使其难以在宽转速范围内采用有限元法来优化效率。为此,本文采用精确磁路模型和热网络模型相结合的方法,对影响电机效率的电磁参数和温升分布进行全域优化设计与分析,进而提高车辆的续驶里程。论文的主要工作如下:首先,根据轴向磁通永磁同步电动机的磁路特点,采用分环法建立了磁路模型;进而对反电动势、端电压等参数和各种损耗进行了计算,并考虑了电机PWM供电对铁耗的影响;根据所建立的磁路模型,得到了车用电机在全工作域的运行特性;利用有限元法对模型的准确性进行了简单的验证。其次,分析并建立了轴向磁通永磁同步电动机的稳态和瞬态集总参数热网络模型,并计算了电动机的稳态和瞬态温升,进而分析了冷却水流速度和损耗分布对电动机额定功率运行时的稳态温升和峰值功率运行时的瞬态温度的影响。再次,考虑到温升对电磁性能的影响,建立了轴向磁通永磁同步电动机的磁热耦合模型。在此基础上,分析了每槽导体数、极弧系数、永磁体磁化方向长度、气隙长度和槽型尺寸等主要设计参数对电动机效率的影响;分别以电动机在整个运行区间内具有较大的高效区占比以及在不同汽车循环工况下具有较高的综合运行效率为目标,对这些参数进行了优化,并根据不同的优化目标选择了电动机的主要设计参数。最后,利用有限元法对电动机的永磁体进行了优化设计,根据优化结果设计制造了样机,并将分析计算结果与样机实验数据进行了对比分析,从而验证了分析设计方法和计算结果的正确性。

关键词：轴向磁通永磁同步电动机磁路模型热网络模型磁热耦合优化设计

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油浸式电力变压器全域温升计算

油浸式电力变压器全域温升计算

作者：许朕玮哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

电力变压器是输变电电网中最重要的设备之一,其运行可靠与否直接决定整个电网能否安全稳定的运行。近年来,随着电力工业的迅猛发展,电力变压器的容量和负荷不断提高,损耗不断增大,导致变压器内温度过高,引起冷却剂变质及绝缘老化等问题... 详细信息

电力变压器是输变电电网中最重要的设备之一,其运行可靠与否直接决定整个电网能否安全稳定的运行。近年来,随着电力工业的迅猛发展,电力变压器的容量和负荷不断提高,损耗不断增大,导致变压器内温度过高,引起冷却剂变质及绝缘老化等问题。据统计,超过80%的变压器寿命终结是由于变压器内温升过高而使绝缘老化造成的。因此,大型电力变压器的损耗和温升计算问题就显得尤为重要。针对大容量油浸式电力变压器冷却结构难以设计、内部温度难以预测的问题,本文基于热网络法研究油浸式变压器的传热特性。根据油浸式变压器的实际运行情况,考虑了三相绕组散热的重复性,仅建立一相绕组及相关结构的热网络模型。热网络模型中相关的热参数根据传热学相关知识进行求解。建立电磁计算模型,采用有限元法对其进行计算,作为热网络模型中的热源条件。分析绕组区域的油路结构,进而建立其流体计算模型。采用场路耦合方法计算整体油路,局部分析各分段油路的流体特性,得到各段的流阻-流速关系。整体上,经网络串联后,通过计算确定油泵工作点,从而得到各段的流速。将之代入到热网络模型中,利用热力学第一定律,经过迭代,实现温度与流体和电磁的耦合,得到变压器全域平均温度及温升。最后,以高压绕组为例,考虑了挡油板位置、导向区数及水平油道高度等因素对高压绕组热点温度的影响,对其结果进行分析,以进行优化。以一台240000kVA,330kV的油浸式电力变压器为例,并通过温升试验对本文所述方法进行验证,同时对比分析了热网络法、数值分析的计算结果。结果表明热网络方法计算相对误差较小,且简单快捷。

关键词：油浸式变压器场路耦合热网络模型温升预测热点温度