特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器諧波補償?shù)挠邢拊治?/h1>
2012-10-31 06:53:44張艷麗楊為華劉永平邵煥清
微特電機 2012年11期
張艷麗，楊為華，劉永平，邵煥清，桑 瑜
(中國電子科技集團第二十一研究所，上海 200233)
0 引 言
特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器(以下簡稱特函旋變)誤差補償方法在文獻［1］中已進行了詳細的理論分析，本文采用二元有限元計算方法對一種55#機座的特殊函數(shù)的旋轉(zhuǎn)變壓器進行諧波補償仿真分析，并通過試驗數(shù)據(jù)進行分析驗證。
1 特函旋變的原理
特函旋變由定、轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成，定子激磁，通過電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)子方輸出一相與定子機械轉(zhuǎn)角成特殊函數(shù)關(guān)系變化的信號，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，原理圖如圖2所示。輸出電壓表達式:
2 有限元分析模型
特函旋變輸出電壓U(θ)取勝轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角θ的變化可以復(fù)現(xiàn)用戶要求的函數(shù)關(guān)系，本文有限元仿真分析的特函旋變的曲線如圖3所示。
圖3 特函旋變曲線
特種函數(shù)f(θj)旋轉(zhuǎn)變壓器二維暫態(tài)磁場有限元仿真模型的基本參數(shù)如表1所示，假定該旋轉(zhuǎn)變壓器工作理想狀態(tài)，加在定子方激磁繞組上的電壓E1=30 V，激磁頻率f=400 Hz。為了分析諧波補償對旋轉(zhuǎn)變壓器精度的影響，建立兩個仿真模型，除定子繞組的匝數(shù)不同外，其余各種參數(shù)定義相同。定、轉(zhuǎn)子均采用同心式繞組，模型1的定子繞組未進行諧波補償，模型2中定子繞組是通過文獻［2］中誤差補償計算方法進行了三次諧波補償，圖4為特函旋變仿真模型。為使剖分單元合理，采用靜態(tài)場剖分，暫態(tài)場計算，圖5為模型的有限元剖分圖，有140000多個剖分單元。定、轉(zhuǎn)子鐵心材料為軟磁合金帶 1JH3，厚0.35 mm，氣隙0.3 mm。
表1 仿真模型參數(shù)
3 有限元計算結(jié)果及分析
特函旋變二維暫態(tài)磁場有限元仿真結(jié)果如圖6～圖8所示。由圖可知，該旋變的齒部磁密最大，設(shè)計時主要考慮齒部的磁飽和。特函旋變模型在一個電周期內(nèi)的輸出電壓波形如圖9所示。該特種函數(shù)f(θ)的使用范圍是 0°～ 72°，每 6°測一點。
三次諧波補償前有限元仿真計算誤差值Δfm如圖10(a)所示，最大誤差點為30°位置，誤差值約為－6.8‰，且誤差值偏負值。
三次諧波補償后有限元仿真計算誤差值Δf'm如圖10(b)所示，最大誤差點為6°位置，誤差值約為+3.9‰，通過諧波補償，誤差值明顯降低，且誤差值均勻分布在橫軸線兩側(cè)。
圖10 有限元計算誤差值
圖11 計算值與實測值對比圖
三次諧波補償前后實測誤差對比曲線如圖12所示。本文試驗數(shù)據(jù)曲線均為平均值，具體試驗數(shù)據(jù)如表2所示。未進行諧波補償前零級品為0，補償后零級品為96%，產(chǎn)品精度顯著提高。
圖12 三次諧波補償前后實測誤差對比曲線
表2 特函旋試驗數(shù)據(jù)
4 結(jié) 語
通過特函旋變二維暫態(tài)磁場有限元仿真結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)分析表明，采用有限元仿真分析有效驗證了諧波補償對降低誤差的正確性及有效性，有限元磁場仿真有助于旋轉(zhuǎn)變壓器的設(shè)計及優(yōu)化。二維磁場仿真忽略了定、轉(zhuǎn)子鐵心的端部效應(yīng)，對轉(zhuǎn)子斜槽也無法計算。為提高計算的精確度，考慮轉(zhuǎn)子的斜槽情況，應(yīng)進一步研究旋轉(zhuǎn)變壓器的三維磁場仿真技術(shù)。
［1］田恒安，陳燕玉，廖超宏，等.特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)計計算［J］.微特電機，1976(1):39 －64.
［2］張艷麗.特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器的諧波補償［J］.微特電機，2008(12):31－33.
［3］Lang C W.Special synchros for function generation［J］.Control Engineering，1968，15(12):75 －78.
猜你喜歡
異步電動機定子沖片槽型優(yōu)化防爆電機(2021年1期)2021-03-29 03:02:46 理想變壓器的“三個不變”與“三個變”中學生數(shù)理化(高中版.高考理化)(2020年11期)2020-12-14 07:36:08 基于新型趨近律的雙定子電機控制系統(tǒng)研究測控技術(shù)(2018年2期)2018-12-09 09:00:52 開關(guān)電源中高頻變壓器的設(shè)計通信電源技術(shù)(2018年3期)2018-06-26 06:33:30 一種不停電更換變壓器的帶電作業(yè)法現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化(2016年4期)2016-05-17 05:35:38 變壓器免維護吸濕器的開發(fā)與應(yīng)用通信電源技術(shù)(2016年3期)2016-03-26 07:13:46 虛擬諧波阻抗的并網(wǎng)逆變器諧波抑制方法黑龍江工程學院學報(2015年5期)2015-12-04 01:39:47 基于ELM的電力系統(tǒng)諧波阻抗估計電源技術(shù)(2015年11期)2015-08-22 08:50:58 基于ICA和MI的諧波源識別研究電測與儀表(2015年8期)2015-04-09 11:50:00 一種在線辨識定子電阻的MRAS轉(zhuǎn)速估算方法電機與控制應(yīng)用(2015年10期)2015-03-01 03:50:16
張艷麗，楊為華，劉永平，邵煥清，桑 瑜
(中國電子科技集團第二十一研究所，上海 200233)
0 引 言
特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器(以下簡稱特函旋變)誤差補償方法在文獻［1］中已進行了詳細的理論分析，本文采用二元有限元計算方法對一種55#機座的特殊函數(shù)的旋轉(zhuǎn)變壓器進行諧波補償仿真分析，并通過試驗數(shù)據(jù)進行分析驗證。
1 特函旋變的原理
特函旋變由定、轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成，定子激磁，通過電磁感應(yīng)，轉(zhuǎn)子方輸出一相與定子機械轉(zhuǎn)角成特殊函數(shù)關(guān)系變化的信號，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，原理圖如圖2所示。輸出電壓表達式:
2 有限元分析模型
特函旋變輸出電壓U(θ)取勝轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角θ的變化可以復(fù)現(xiàn)用戶要求的函數(shù)關(guān)系，本文有限元仿真分析的特函旋變的曲線如圖3所示。
圖3 特函旋變曲線
特種函數(shù)f(θj)旋轉(zhuǎn)變壓器二維暫態(tài)磁場有限元仿真模型的基本參數(shù)如表1所示，假定該旋轉(zhuǎn)變壓器工作理想狀態(tài)，加在定子方激磁繞組上的電壓E1=30 V，激磁頻率f=400 Hz。為了分析諧波補償對旋轉(zhuǎn)變壓器精度的影響，建立兩個仿真模型，除定子繞組的匝數(shù)不同外，其余各種參數(shù)定義相同。定、轉(zhuǎn)子均采用同心式繞組，模型1的定子繞組未進行諧波補償，模型2中定子繞組是通過文獻［2］中誤差補償計算方法進行了三次諧波補償，圖4為特函旋變仿真模型。為使剖分單元合理，采用靜態(tài)場剖分，暫態(tài)場計算，圖5為模型的有限元剖分圖，有140000多個剖分單元。定、轉(zhuǎn)子鐵心材料為軟磁合金帶 1JH3，厚0.35 mm，氣隙0.3 mm。
表1 仿真模型參數(shù)
3 有限元計算結(jié)果及分析
特函旋變二維暫態(tài)磁場有限元仿真結(jié)果如圖6～圖8所示。由圖可知，該旋變的齒部磁密最大，設(shè)計時主要考慮齒部的磁飽和。特函旋變模型在一個電周期內(nèi)的輸出電壓波形如圖9所示。該特種函數(shù)f(θ)的使用范圍是 0°～ 72°，每 6°測一點。
三次諧波補償前有限元仿真計算誤差值Δfm如圖10(a)所示，最大誤差點為30°位置，誤差值約為－6.8‰，且誤差值偏負值。
三次諧波補償后有限元仿真計算誤差值Δf'm如圖10(b)所示，最大誤差點為6°位置，誤差值約為+3.9‰，通過諧波補償，誤差值明顯降低，且誤差值均勻分布在橫軸線兩側(cè)。
圖10 有限元計算誤差值
圖11 計算值與實測值對比圖
三次諧波補償前后實測誤差對比曲線如圖12所示。本文試驗數(shù)據(jù)曲線均為平均值，具體試驗數(shù)據(jù)如表2所示。未進行諧波補償前零級品為0，補償后零級品為96%，產(chǎn)品精度顯著提高。
圖12 三次諧波補償前后實測誤差對比曲線
表2 特函旋試驗數(shù)據(jù)
4 結(jié) 語
通過特函旋變二維暫態(tài)磁場有限元仿真結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)分析表明，采用有限元仿真分析有效驗證了諧波補償對降低誤差的正確性及有效性，有限元磁場仿真有助于旋轉(zhuǎn)變壓器的設(shè)計及優(yōu)化。二維磁場仿真忽略了定、轉(zhuǎn)子鐵心的端部效應(yīng)，對轉(zhuǎn)子斜槽也無法計算。為提高計算的精確度，考慮轉(zhuǎn)子的斜槽情況，應(yīng)進一步研究旋轉(zhuǎn)變壓器的三維磁場仿真技術(shù)。
［1］田恒安，陳燕玉，廖超宏，等.特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)計計算［J］.微特電機，1976(1):39 －64.
［2］張艷麗.特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器的諧波補償［J］.微特電機，2008(12):31－33.
［3］Lang C W.Special synchros for function generation［J］.Control Engineering，1968，15(12):75 －78.
猜你喜歡
防爆電機(2021年1期)2021-03-29 03:02:46
中學生數(shù)理化(高中版.高考理化)(2020年11期)2020-12-14 07:36:08
測控技術(shù)(2018年2期)2018-12-09 09:00:52
通信電源技術(shù)(2018年3期)2018-06-26 06:33:30
現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化(2016年4期)2016-05-17 05:35:38
通信電源技術(shù)(2016年3期)2016-03-26 07:13:46
黑龍江工程學院學報(2015年5期)2015-12-04 01:39:47
電源技術(shù)(2015年11期)2015-08-22 08:50:58
電測與儀表(2015年8期)2015-04-09 11:50:00
電機與控制應(yīng)用(2015年10期)2015-03-01 03:50:16
