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永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述 被引量：232
1
作者 刘计龙 肖飞 +2 位作者 沈洋 麦志勤 李超然 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期76-88,共13页
永磁同步电机具有功率密度高、转矩惯量比大、动态响应速度快的优点,在大功率交流传动领域具有明显的优势。对永磁同步电机的高性能控制依赖于精确的转子位置信息,然而通常使用的光电编码器和旋转变压器等机械式位置传感器成本高、体积... 永磁同步电机具有功率密度高、转矩惯量比大、动态响应速度快的优点,在大功率交流传动领域具有明显的优势。对永磁同步电机的高性能控制依赖于精确的转子位置信息,然而通常使用的光电编码器和旋转变压器等机械式位置传感器成本高、体积大、抗干扰能力差,限制了永磁同步电机的推广应用,无位置传感器控制技术是解决这一问题的重要途径。本文对永磁同步电机的无位置传感器控制技术进行了综述,从转子初始位置检测、低速与零速运行控制、中高速运行控制和全转速范围运行控制四个方面对永磁同步电机无位置传感器控制技术进行了深入阐述和对比分析。最后,对永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 永磁同步电机 无位置传感器 转子位置检测 高频信号注入 滑模观测器
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电磁发射技术 被引量：135
2
作者 马伟明 鲁军勇 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1-5,共5页
电磁发射技术是未来发射方式的必然发展趋势。分析了电磁发射的原理和技术特点,研究了电磁弹射、电磁轨道炮、电磁推射三个技术分支的国外发展情况,概述了电磁发射的关键技术,并依此提出了发展思路及电磁发射技术的推广应用前景。
关键词 电磁发射 电磁弹射 电磁轨道炮 电磁推射
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高性能电机系统的共性基础科学问题与技术发展前沿 被引量：101
3
作者 马伟明 王东 +1 位作者 程思为 陈俊全 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期2025-2035,共11页
我国电机系统学科在能源动力、交通运输、高端制造和国防军工等领域的重大装备中已取得一系列标志性成果,但应用领域的不断拓展对电机系统高品质运行性能提出了更高的需求,具体体现为"四高"、"一低"、"一多&qu... 我国电机系统学科在能源动力、交通运输、高端制造和国防军工等领域的重大装备中已取得一系列标志性成果,但应用领域的不断拓展对电机系统高品质运行性能提出了更高的需求,具体体现为"四高"、"一低"、"一多",即高功率密度、高可靠性、高适应性、高精度、低排放、多功能复合。针对不同领域以及恶劣环境的应用需求,该文从设计、实现、运行与控制层面提出了电机系统的若干共性基础科学问题,并对电机系统的前沿发展方向进行了展望,即:拓展材料和器件精确模型的边界,以适应极端环境和极端应用条件下的装备需求;采用多功能复合集成的思想,将感知和执行融为一体,实现高功能密度和高可靠性。 展开更多
关键词 电机系统 高功率密度 高可靠性 高适应性 高精度 低排放 多功能复合 能源动力 交通运输 高端制造 国防军工
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高温下的IGBT可靠性与在线评估 被引量：78
4
作者 唐勇 汪波 +1 位作者 陈明 刘宾礼 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期17-23,共7页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在反复的热应力冲击下将引发失效,严重时将导致整个装置烧毁。目前对IGBT可靠性的分析主要有实验测试、寿命预测以及可靠性评估三种方法,对于实际装置中IGBT长期工作的可靠性难以实现有效的在线评估。分析了由I... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在反复的热应力冲击下将引发失效,严重时将导致整个装置烧毁。目前对IGBT可靠性的分析主要有实验测试、寿命预测以及可靠性评估三种方法,对于实际装置中IGBT长期工作的可靠性难以实现有效的在线评估。分析了由IGBT可靠性降低引发的失效机理与三种主要的可靠性分析方法,指出了通过监控IGBT结壳间稳态热阻来实现可靠性在线评估存在的困难。通过开展高温下的功率循环测试,采用高速红外热像仪拍摄温度变化与键丝失效过程,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键丝脱落与熔化,在外部特性上表现为压降值增大,而热阻基本不变。从而提出了一种通过监控压降变化来实现IGBT可靠性在线评估的有效方法,该方法易于操作且准确度高,对于保证IGBT与整个装置的长期安全可靠运行可起到重要作用。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 高温 可靠性 在线评估 功率循环测试
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电力电子在舰船电力系统中的典型应用 被引量：60
5
作者 马伟明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期1-7,共7页
近年来,电力电子技术得到了迅速的发展,越来越广泛地应用于舰船电力系统领域。本文列举了电力电子在舰船高速感应发电机静止励磁系统、静止式电能变换系统、直流区域配电系统以及电力推进系统中的典型应用,并对后续加快电力电子技术的... 近年来,电力电子技术得到了迅速的发展,越来越广泛地应用于舰船电力系统领域。本文列举了电力电子在舰船高速感应发电机静止励磁系统、静止式电能变换系统、直流区域配电系统以及电力推进系统中的典型应用,并对后续加快电力电子技术的发展提出了几点建议。 展开更多
关键词 电力电子 静止励磁 电能变换 区域配电 电力推进
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电磁发射系统中电力电子技术的应用与发展 被引量：57
6
作者 马伟明 肖飞 聂世雄 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期1-10,共10页
近年来,电力电子技术的飞速发展推动了电磁发射技术稳步走向工程应用。该文列举了电力电子技术在电磁发射储能系统、脉冲功率变换系统、闭环运动控制系统中的典型应用,并对后续加快电力电子技术的发展提出了几点建议。
关键词 电磁发射 脉冲功率释放 脉冲功率变换 闭环控制
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绝缘栅双极型晶体管传热模型建模分析 被引量：50
7
作者 陈明 胡安 +1 位作者 唐勇 汪波 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期453-459,共7页
绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)等全控型电力电子器件是电能变换装置的核心部件,由于电力电子器件的工作性能与可靠性等都与其工作结温直接相关,而电力电子器件的热阻抗直接影响器件的结温,开展以IGBT热阻网络为对象的传热特性研究对于延... 绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)等全控型电力电子器件是电能变换装置的核心部件,由于电力电子器件的工作性能与可靠性等都与其工作结温直接相关,而电力电子器件的热阻抗直接影响器件的结温,开展以IGBT热阻网络为对象的传热特性研究对于延长IGBT的使用寿命和提高其应用可靠性具有很重要的现实意义。为此,概述了IGBT物理结构、热阻网络及提取动态热阻抗曲线测试原理、传热模型3种建模方法及各方法的优劣。以某型IGBT模块为研究对象,通过理论计算得到其各分层及模块结壳稳态热阻值,建立了Cauer热网络模型,并在数值仿真软件ANSYS热仿真分析环境下利用有限元法(FEM)建立了数值仿真模型,利用搭建的试验平台开展了提取动态热阻抗实验,建立了7阶Foster实验测定模型。数值仿真和实验测定所得到的稳态结壳热阻值与理论计算模型接近,并对偏差进行了分析。建模研究IGBT传热模型对该类电力电子器件热传递模型建模研究及散热设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 热模型 热阻 动态热阻抗 结温 RC热网络 壳温 数值仿真 有限元法
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插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计 被引量：51
8
作者 袁雷 沈建清 +1 位作者 肖飞 陈明亮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期37-45,共9页
提出一种以d-q同步旋转坐标系下,电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器,用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息.采用非奇异终端滑模控制,提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性,利用高阶滑... 提出一种以d-q同步旋转坐标系下,电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器,用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息.采用非奇异终端滑模控制,提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性,利用高阶滑模控制技术的特性,有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象.同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法,转速环调节器采用积分反馈算法,电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术,参数在线调整简单.将该算法应用到2MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中,实验结果表明,该方法能够准确计算出电机的位置和速度,使系统具有良好的稳态精度和动态性能. 展开更多
关键词 插入式永磁同步电机 无传感器控制 非奇异终端滑模观测器 高阶滑模控制
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一种快速IGBT损耗计算方法 被引量：45
9
作者 张明元 沈建清 +2 位作者 李卫超 耿士广 童正军 《船电技术》 2009年第1期33-36,共4页
针对目前PWM逆变器中广泛使用的IGBT,提出了一种快速损耗计算方法。该方法只需已知所使用的IGBT器件在额定状态下的特性参数,就可以快速估算各种条件下的功率损耗。该方法的计算结果与厂家提供的软件的计算结果误差在2%以内,满足工程需要。
关键词 IGBT 损耗计算 PWM逆变器
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IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略 被引量：47
10
作者 刘计龙 肖飞 +2 位作者 麦志勤 高山 余锡文 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期919-929,共11页
用于永磁同步电机低速区的高频信号注入无位置传感器控制算法会产生额外的损耗,而且算法数字运算量较大。针对这一问题,提出一种IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略。在电机低速区采用转速开环、电流闭环的IF... 用于永磁同步电机低速区的高频信号注入无位置传感器控制算法会产生额外的损耗,而且算法数字运算量较大。针对这一问题,提出一种IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略。在电机低速区采用转速开环、电流闭环的IF控制策略,对IF控制使用的虚拟同步坐标系和转子同步坐标系相位关系进行分析。在电机中高速区采用基于滑模观测器的无位置传感器控制策略,在滑模观测器中采用正弦型切换函数,改善了滑模运动的抖振问题。通过合理设计过渡状态,实现了两种控制策略的平滑切换。在一台三相永磁同步电机上对所提复合控制策略进行了实验验证。 展开更多
关键词 永磁同步电机 无位置传感器控制 IF控制策略 滑模观测器 复合控制策略
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关于电工学科前沿技术发展的若干思考 被引量：45
11
作者 马伟明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第22期4627-4636,共10页
每一次科学研究范式的重大转变,必将推动科研创新的变革。当前,随着智能化技术的发展,以人工智能、大数据、云计算等为代表的新技术,正与各学科领域深度融合,推动产业模式的变革,拓展创新领域。该文立足电工学科发展需求,结合新一轮科... 每一次科学研究范式的重大转变,必将推动科研创新的变革。当前,随着智能化技术的发展,以人工智能、大数据、云计算等为代表的新技术,正与各学科领域深度融合,推动产业模式的变革,拓展创新领域。该文立足电工学科发展需求,结合新一轮科技革命的特点,从人工智能与电工学科的融合发展、全电移动平台对高性能电机研究的推动、多能源电力系统的发展,以及电磁能装备的突破对传统周期稳态/准稳态向极端条件下非周期瞬态工况拓展四个方面,对电工学科在多领域融合推动下的前沿发展问题进行了初步思考,并详细介绍了其背景需求和关键科学问题。希望能够引发广大同仁的探讨,推动我国电工技术的创新发展。 展开更多
关键词 电工学科 人工智能 全电平台 多能源电力系统 电磁能装备
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直驱永磁风电机组虚拟惯量控制的实验方法研究 被引量：45
12
作者 侍乔明 王刚 +3 位作者 马伟明 付立军 徐力 刘洋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期2033-2042,共10页
基于风电并网系统的数学模型及风电机组虚拟惯量控制的基本原理,提出一种直驱永磁风力发电机组虚拟惯量控制的实验研究及系统设计方法。实验系统涉及多台模拟风电机组,其中,风力机及电网部分基于特性模拟的方法实现,而永磁发电机及全功... 基于风电并网系统的数学模型及风电机组虚拟惯量控制的基本原理,提出一种直驱永磁风力发电机组虚拟惯量控制的实验研究及系统设计方法。实验系统涉及多台模拟风电机组,其中,风力机及电网部分基于特性模拟的方法实现,而永磁发电机及全功率变流器采用实际物理装置实现。模拟风电机组能够有效模拟兆瓦级风电机组的转矩响应特性、低转速特性及惯性响应特性,等值电网部分能够有效模拟实际电网的惯性响应特性及频率响应特性。风电机组是虚拟惯量控制研究的重点,为此特别给出了适用于虚拟惯量控制研究的模拟风电机组的设计及具体实现方法。构建了一套模拟风电并网实验系统进行测试,并通过与仿真结果进行对比,验证了提出的设计方法的有效性。 展开更多
关键词 实验方法 风电并网系统 频率调节 虚拟惯量控制 动态特性模拟
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风电机组虚拟惯量控制的响应特性及机理分析 被引量：41
13
作者 邢鹏翔 侍乔明 +3 位作者 王刚 付立军 王义 吴优 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1302-1310,共9页
虚拟惯量控制是风电机组参与系统调频的一种有效方式。基于风电机组比例微分（PD）虚拟惯量控制的基本原理以及单机并网系统的频率响应简化模型,对PD虚拟惯量控制的响应特性及机理进行了分析,推导了PD虚拟惯量控制与系统频率的量化关系... 虚拟惯量控制是风电机组参与系统调频的一种有效方式。基于风电机组比例微分（PD）虚拟惯量控制的基本原理以及单机并网系统的频率响应简化模型,对PD虚拟惯量控制的响应特性及机理进行了分析,推导了PD虚拟惯量控制与系统频率的量化关系。分析结果表明：风电机组PD虚拟惯量控制本质上为暂态频率调节过程,比例控制主要影响系统暂态频率响应的最低值,微分控制主要影响系统频率的下降速度和达到频率最低值的时间。利用实验室风电并网实验平台,在相同负荷扰动下增大PD虚拟惯量控制的比例系数后,风电机组参与系统调频的转子动能增加,最大频率偏差由0.84 Hz减小为0.59 Hz,风机转速由15.7 rad/s降低为13.4 rad/s;而增大微分系数后,系统频率的下降速度减小。实验结果与理论分析结果一致,从而证明了所述特性分析和机理分析方法的有效性,为风电机组虚拟惯量控制的参数整定和控制方法优化提供了一定的理论参考。 展开更多
关键词 风电机组 虚拟惯量 比例系数 微分系数 频率响应
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绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析 被引量：38
14
作者 陈明 胡安 刘宾礼 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期65-71,共7页
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是... 针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K. 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 失效机理 寿命预测模型 键合引线
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大容量400Hz逆变器输出LC滤波器设计和低次谐波抑制 被引量：30
15
作者 刘春喜 马伟明 +2 位作者 孙驰 胡文华 聂子玲 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期129-136,共8页
为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同... 为了有效抑制大容量中频400Hz/115V逆变器输出电压中的谐波,推导了两级级联H桥载波移相正弦脉宽调制(SPWM)时输出电压波形的数学表达式,可准确得到逆变桥开环状态下输出电压的基波和各次谐波含量,为输出滤波器的设计提供了理论依据。同时考虑滤波电感上的基波压降、电感电流纹波以及无功容量等因素,提出了LC滤波器的设计方法。另外,通过在逆变器外环和内环分别采用基波谐振控制和3、5、7次谐振控制,不仅可以消除稳态误差,还可以补偿3、5、7次谐波。通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 中频逆变器 LC滤波器 谐波抑制 级联H桥 SPWM 谐振控制
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IGBT电压击穿特性分析 被引量：30
16
作者 汪波 胡安 +1 位作者 唐勇 陈明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期145-150,共6页
针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)应用选型中长期以来采用经验的粗放式设计方法,本文基于IGBT结构和PN结雪崩击穿原理,分析了场终止型IGBT雪崩击穿电压的计算公式和测量方法。由于线路和器件内部分布电感的存在,开关时会产生一个电压尖峰,分... 针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)应用选型中长期以来采用经验的粗放式设计方法,本文基于IGBT结构和PN结雪崩击穿原理,分析了场终止型IGBT雪崩击穿电压的计算公式和测量方法。由于线路和器件内部分布电感的存在,开关时会产生一个电压尖峰,分析了IGBT过电压击穿特性和电压尖峰的抑制方法。针对通常认为一旦发生过电压击穿就会损坏器件的错误认识,分析了IGBT过电压击穿失效机理和失效模式,发现过电压击穿失效本质是由于热量累积引起结温上升的热击穿失效,失效模式初始表现为短路最终表现为开路,最后实验验证了IGBT具有可承受短时过电压击穿的能力。 展开更多
关键词 IGBT 雪崩击穿 失效机理 失效模式 短时过电压
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电磁发射超高速一体化弹丸 被引量：31
17
作者 马伟明 鲁军勇 李湘平 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1-10,共10页
超高速一体化弹丸作为电磁能武器的发射对象,存在与传统火炮发射弹丸不同的诸多科学难题。对近年来国内外在电磁发射一体化弹丸研究方面取得的理论、试验研究成果进行了总结,并分析了目前面临的基础理论和关键技术问题,以及针对这些问... 超高速一体化弹丸作为电磁能武器的发射对象,存在与传统火炮发射弹丸不同的诸多科学难题。对近年来国内外在电磁发射一体化弹丸研究方面取得的理论、试验研究成果进行了总结,并分析了目前面临的基础理论和关键技术问题,以及针对这些问题提出的解决思路,旨在为电磁发射一体化弹丸的后续研究提供一些参考。 展开更多
关键词 电磁发射 一体化弹丸 研究现状
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飞机电磁弹射系统发展综述 被引量：30
18
作者 张明元 马伟明 +1 位作者 汪光森 王钰 《舰船科学技术》 北大核心 2013年第10期1-5,共5页
飞机电磁弹射系统是一种利用直线电机产生的电磁力将舰载机在航母甲板上加速到起飞速度的弹射装置。介绍了EMALS的需求背景和发展概况,总结它相对于蒸汽弹射系统的巨大优势,分析它的组成和关键技术,并指出它未来的发展方向和推广应用于... 飞机电磁弹射系统是一种利用直线电机产生的电磁力将舰载机在航母甲板上加速到起飞速度的弹射装置。介绍了EMALS的需求背景和发展概况,总结它相对于蒸汽弹射系统的巨大优势,分析它的组成和关键技术,并指出它未来的发展方向和推广应用于其他军民领域的潜力,论述了我国航母跨越蒸汽弹射系统,直接发展EMALS的必要性。发展电磁弹射技术不仅有利于我国航母战斗力的极大提升,也有利于推动国家相关军民技术的极大发展。 展开更多
关键词 飞机电磁弹射系统 航母 直线电机 储能
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高电压宽范围输入低电压输出的DC-DC辅助电源设计 被引量：30
19
作者 胡亮灯 孙驰 +1 位作者 赵治华 艾胜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期103-114,共12页
高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源技术是中高压、大容量电力电子变流系统的关键辅助技术。基于双管反激电路,本文设计了一个高电压宽范围300~2 500V输入,低电压24V输出的DC-DC辅助电源样机,并给出了电源详细的设计方案。相比传统辅助电... 高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源技术是中高压、大容量电力电子变流系统的关键辅助技术。基于双管反激电路,本文设计了一个高电压宽范围300~2 500V输入,低电压24V输出的DC-DC辅助电源样机,并给出了电源详细的设计方案。相比传统辅助电源,设计的辅助电源启动支路在电源工作后可自动断开,实现了电源输入电压范围更宽目标;电源主电路由变压器隔离,控制、反馈电路由辅助绕组供电,确保了电源输入/输出高电压隔离;开关管驱动电路采用带耦合电感的脉冲变压器,满足了驱动信号高压隔离和同步驱动要求。此外,计算电源效率的结果表明,双管反激辅助电源更适合高电压输入场合。最后,进行了相关实验,结果验证了所设计的高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源方案可行性和正确性。 展开更多
关键词 DC-DC 辅助电源 双管反激 高压直流取电 宽范围
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基于非正弦供电方式的多相感应电动机建模 被引量：28
20
作者 王东 马伟明 +2 位作者 郭云 刘德志 陈俊全 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期6-14,共9页
非正弦供电下多相电动机的磁动势与磁通密度分析表明,注入一定的3次谐波励磁电流有利于提高电动机铁磁材料的利用率和增加电动机的输出转矩。据此推导了考虑基波与3次谐波共同作用时的十五相感应电动机数学模型,通过三维插值实现了计及... 非正弦供电下多相电动机的磁动势与磁通密度分析表明,注入一定的3次谐波励磁电流有利于提高电动机铁磁材料的利用率和增加电动机的输出转矩。据此推导了考虑基波与3次谐波共同作用时的十五相感应电动机数学模型,通过三维插值实现了计及基波和3次谐波共同作用下的主磁路饱和因素,并在PSCAD/EMTDC平台中建立了相应的仿真模型。仿真与实验结果的一致性表明了建模方法的正确性,该模型的建立为非正弦供电方式下的多相感应电动机优化设计、运行性能分析等提供了理论基础。 展开更多
关键词 感应电动机 非正弦供电 3次谐波 数学模型 三维插值
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