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基于优化的传输线法的并行静磁场有限元方法

电工技术学报 2019年第13期34卷 2716-2725页

作者：彭飞杨文英翟国富哈尔滨工业大学电气学院

该文研究了一种优化的传输线方法,该方法采用一种新的等效电路模型和松弛迭代方法,并被应用到含永磁的轴对称接触器的并行有限元计算中。为了加快有限元求解中每一迭代步的计算速度,该文使用牛顿预处理器、并行化的传输线反射过程以及... 详细信息

该文研究了一种优化的传输线方法,该方法采用一种新的等效电路模型和松弛迭代方法,并被应用到含永磁的轴对称接触器的并行有限元计算中。为了加快有限元求解中每一迭代步的计算速度,该文使用牛顿预处理器、并行化的传输线反射过程以及基于级别调度法的并行三角求解器等多种技术来实现在 CPU上的加速求解。与传统的牛顿迭代法相比,所提出的优化的传输线法的求解速度提升了10倍多。最后,针对所求解的接触器模型,搭建了电磁吸力测量装置对电磁吸力进行测量,并与仿真数据进行对比,结果表明计算结果的求解误差在合理的范围内,证明了该文所提方法的正确性。

关键词：接触器有限元分析并行算法永磁静磁场

基于传输线法的非线性静磁场四边形有限元加速求解方法研究

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中国电机工程学报 2019年第13期39卷 3947-3954页

作者：彭飞杨文英杨春玲哈尔滨工业大学电气学院

有限元方法是目前工程应用中最常用的数值计算方法之一。随着求解模型的日益复杂,以及越来越多的多物理场耦合问题和参数优化设计等需求的出现,有限元的计算耗时过长的问题日益凸显。为了优化有限元求解的时长,实现有限元求解的加速计算... 详细信息

有限元方法是目前工程应用中最常用的数值计算方法之一。随着求解模型的日益复杂,以及越来越多的多物理场耦合问题和参数优化设计等需求的出现,有限元的计算耗时过长的问题日益凸显。为了优化有限元求解的时长,实现有限元求解的加速计算,基于传输线迭代法(transmissionline method,TLM),提出一种黑盒电路模型,针对四边形分网下的非线性静磁场有限元问题进行加速求解。首先,介绍TLM方法的原理,并且针对有限元四边形分网模型,应用传统伽辽金法对静磁场问题进行有限元分析,得到相关矩阵;然后,通过导纳矩阵的等效关系,将非线性有限元矩阵建模为等效的黑盒电路网络;最后,应用TLM方法对电路网络进行迭代求解。应用所提出的非线性有限元求解方法,分析某型号含永磁轴对称结构接触器的静磁场分布。通过与传统牛顿迭代法以及商业有限元软件COMSOL进行结果对比,验证计算方法的可行性和正确性。

关键词：接触器有限元分析分析传输线法四边形分网静磁场

基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法（英文）

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电工技术学报 2019年第9期34卷 1886-1899页

作者：张新彤张成明李立毅曹继伟王凯思源哈尔滨工业大学电气学院哈尔滨150001

裂比是一个影响永磁同步电机转矩和效率的重要参数。该文提出一种基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法。裂比优化中典型的热约束条件是电机所允许的最大铜耗或电流密度,然而,定子的齿、轭和绕组尺寸会随着裂比的改变而改变,导... 详细信息

裂比是一个影响永磁同步电机转矩和效率的重要参数。该文提出一种基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法。裂比优化中典型的热约束条件是电机所允许的最大铜耗或电流密度,然而,定子的齿、轭和绕组尺寸会随着裂比的改变而改变,导致电机的导热能力发生变化,因此典型的热约束条件难以限制绕组温度在同一水平。为此,该文通过搭建热阻网络,将绕组温升限制直接作为裂比优化的热约束条件。为提高热网络计算精度,提出基于热源位置的热阻分类方法。通过有限元分析和5 kW样机温升实验,验证了提出的裂比优化模型的有效性。

关键词：永磁同步电机裂比绕组温度约束热阻网络热阻分类

宽负载范围超高频功率变换技术:谐振参数设计与匹配网络构建

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电工技术学报 2022年第24期37卷 6170-6182页

作者：管乐诗刘畅王懿杰徐殿国哈尔滨工业大学电气学院哈尔滨150001

随着电力电子技术的不断发展,超高频(30~300MHz)功率变换器逐渐成为研究热点。超高频功率变换器能有效减小系统无源元件的数值与体积,极大地提高系统的功率密度。传统的研究主要针对固定负载进行逆变器的参数设计,且基于此方法设计的变... 详细信息

随着电力电子技术的不断发展,超高频(30~300MHz)功率变换器逐渐成为研究热点。超高频功率变换器能有效减小系统无源元件的数值与体积,极大地提高系统的功率密度。传统的研究主要针对固定负载进行逆变器的参数设计,且基于此方法设计的变换器参数敏感度很高,然而实际场景下逆变器的负载会在一个宽范围内变化,这就对超高频变换系统的高效运行提出了挑战。该文主要针对这种宽负载超高频变换系统的谐振参数与匹配网络进行综述,介绍并比较目前超高频功率变换器的参数设计方法,同时讨论分析适用于超高频功率变换器的阻抗变换与压缩网络结构,为宽负载范围超高频功率变换器高效运行的后续研究提供理论参考。

关键词：超高频功率变换器宽负载范围谐振参数匹配网络

基于有限元法的圆筒型直线电机温度场数值计算

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电工技术学报 2013年第2期28卷 132-138页

作者：李立毅黄旭珍寇宝泉潘东华哈尔滨工业大学电气学院哈尔滨150008

文章根据传热学原理开展不同工况下圆筒形直线电机温度场数值计算研究,建立了基于有限元法的圆柱坐标系下电机温度场仿真计算模型。当动子长时间工作,且做短行程往复加减速直线运动时,选择动子和定子耦合区域作为温度场计算域,建立了动... 详细信息

文章根据传热学原理开展不同工况下圆筒形直线电机温度场数值计算研究,建立了基于有限元法的圆柱坐标系下电机温度场仿真计算模型。当动子长时间工作,且做短行程往复加减速直线运动时,选择动子和定子耦合区域作为温度场计算域,建立了动子与定子耦合区域的对流换热边界条件,该边界条件反应了耦合区域向与和动子不耦合的定子段的热交换。当电机短时高过载运行时,采用两种模型计算电机温升,这两种模型分别选取动子与定子耦合区域和动子为温度场计算域。计算得到了长时间工作电机稳态温度场分布以及短时高过载时电机温升曲线。在温度场计算基础上,开展电机温升测试与计算比较研究。

关键词：圆筒形直线电机温度场计算域对流换热动子

基于SHEPWM与MPC混合控制的三电平逆变器研究

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太阳能学报 2019年第11期40卷 3078-3085页

作者：张兴王志捷刘芳洪剑峰夏军合肥工业大学电气学院

特定谐波消除法(SHEPWM)应用于大功率并网逆变器能在降低开关频率的同时有效降低谐波,然而SHEPWM依然存在动态响应慢的问题。针对这一问题,提出一种适用于三电平并网逆变器的改进SHEPWM策略,稳态时采用SHEPWM策略,而在动态过程中采用模... 详细信息

特定谐波消除法(SHEPWM)应用于大功率并网逆变器能在降低开关频率的同时有效降低谐波,然而SHEPWM依然存在动态响应慢的问题。针对这一问题,提出一种适用于三电平并网逆变器的改进SHEPWM策略,稳态时采用SHEPWM策略,而在动态过程中采用模型预测控制(MPC),以实现快速的动态响应。分析研究2种调制策略的切换条件和方法,实现平滑切换。通过实验研究验证所提出方案的有效性和实用性。

关键词：并网逆变器特定谐波消除法模型预测控制混合控制

并联型MMC-MTDC系统直流故障特性分析及保护策略

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电机与控制学报 2016年第9期20卷 103-109页

作者：武健王蕊张彩红徐殿国哈尔滨工业大学电气学院黑龙江哈尔滨150001

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)多用于基于高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障,影响输电线路和换流站安全的问... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)多用于基于高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障,影响输电线路和换流站安全的问题,提出一种基于三端电压裕度控制下的旁路晶闸管和直流侧IGBT断路器(IGBT-Circuit Breaker)的混合保护方案。分析了子模块闭锁前直流电流超调的数学模型及故障机理,根据直流短路电流的峰值及上升时间动态特性,选取了MMC的参数。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对控制方法及保护策略的效果进行验证,结果表明剩余系统主站切换及时,能够持续隔离发生永久故障的线路,使得其余线路继续运行,实现了系统直流故障时及时保护,提高了系统稳定性。

关键词：多电平模块化换流器直流输电直流短路故障电压裕度控制

哈尔滨工业大学:校企合作深化电气学科工程创新人才培养

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中国电力教育 2014年第25期 22-24页

作者：梁淑娟哈尔滨工业大学电气工程学院

哈尔滨工业大学隶属于工业和信息化部,是由工信部、教育部和黑龙江省共建的国家重点大学,也是首批进入国家"211工程"和"985工程"建设的若干所大学之一。1920年,中东铁路管理局为培养工程技术人员创办了哈尔滨中俄工业学校——哈尔滨工... 详细信息

哈尔滨工业大学隶属于工业和信息化部,是由工信部、教育部和黑龙江省共建的国家重点大学,也是首批进入国家"211工程"和"985工程"建设的若干所大学之一。1920年,中东铁路管理局为培养工程技术人员创办了哈尔滨中俄工业学校——哈尔滨工业大学的前身,学校成为中国近代培养工业技术人才的摇篮。中华人民共和国成立后,学校成为全国学习苏联高等教育办学模式的两所

关键词：哈尔滨工业大学研究院兼职教授哈工大工程领导力创新人才培养伊顿公司企业导师校企合作工程实践教育中心

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三级线圈炮发射系统设计

电测与仪表 2017年第14期54卷 93-98,128页

作者：张文生齐超全勇黄奕毅哈尔滨工业大学电气学院哈尔滨150001

文章利用了Maxwell 16.0对感应型线圈炮进行仿真分析,通过对铝弹触发位置、铝弹外径的仿真分析,设置合理的仿真参数,得出三级线圈炮发射仿真结果;在仿真结果的基础上,以FPGA为控制器,设计了电磁炮发射主电路、开关控制电路以及光电测速... 详细信息

文章利用了Maxwell 16.0对感应型线圈炮进行仿真分析,通过对铝弹触发位置、铝弹外径的仿真分析,设置合理的仿真参数,得出三级线圈炮发射仿真结果;在仿真结果的基础上,以FPGA为控制器,设计了电磁炮发射主电路、开关控制电路以及光电测速电路,构成了电磁线圈炮实验平台;通过多次实验及分析,实验结果与仿真相符,验证了实验平台的可行性及仿真的合理性。

关键词：电磁线圈炮弹丸速度 FPGA 系统设计