非正弦供电多相感应电机切套减额运行性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907093
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Multiphase induction motors for the electric ship propulsion system can be derated operation by cutting off sets of windings under the open-circuited fault condition or the light load condition. In order to meet the rigid power demand of the propulsion system in the complex derating condition, the following contents will be involved in this project: (1) the nonlinear magnetic circuit is researched by the distributed magnetic circuit method for the multiphase induction motor with non-sinusoidal supply in derated operation by cutting off sets of windings. The influences of the winding topology and magnetizing current simultaneous changes on the main magnetic circuit are studied; (2) The variable parameters dynamic mathematical model of the multiphase induction motor considering harmonic component in the derated operation by cutting off sets of windings is established. The magnetizing inductances are determined using 3-D interpolation methods and the leakage inductances are calculated using incidence matrices. The dynamic performance of cutting off sets of windings is studied and the operating mechanism of transient process is explored; (3) The improvement of the transient and steady state performance through harmonic injection is studied by the variable parameters dynamic mathematical model and variable parameters equivalent circuit. The influence mechanism among the motor parameters, harmonic injection quantity and operation performance of cutting off sets of windings is revealed; (4) By evaluating the total power consumption and efficiency of the propulsion system in the whole load range, the optimal principle of the phase number switching is proposed. Through the above researches, theoretical innovations are realized in the nonlinear magnetic circuit analysis, variable parameters dynamic mathematical model and transient and steady state operating mechanism for the derated operation by cutting off sets of windings. Therefore, this study has important scientific significance and practical value.
针对舰船多套多相感应推进电机缺相故障和轻载工况特有的切套减额运行,为满足切套复杂工况下推进系统仍可维持动力输出的严苛需求,本项目拟开展的研究包括:(1)利用分布式磁路法,研究非正弦供电多相感应电机切套运行的非线性磁路,探索绕组拓扑、励磁电流同时变化对主磁路的影响规律;(2)利用三维插值法和基于关联矩阵漏感参数计算方法,建立考虑谐波作用下计及饱和的多相感应电机切套运行变参数动态数学模型,研究切套运行动态性能并揭示其瞬态过程运行机理;(3)利用变参数数学模型和等效电路,研究谐波电流注入对切换瞬态及稳态运行性能的改善,揭示电机参数、谐波注入量及切套运行性能之间的相互影响机理;(4)通过评估全负载范围内推进系统的总功耗及效率,掌握系统相数最优投切原则。通过上述研究,在非正弦供电多相感应电机切套运行非线性磁路分析、变参数动态数学模型、动静态运行机理等方面实现理论层面创新,具有重要科学意义和实用价值。

结项摘要

作为舰船机动性的保证,大容量低转速推进电机是舰船综合电力系统最为核心的装备之一,对其可靠性和高效性的要求不言而喻。多相感应电机因结构简单、运行可靠,经多相化等优化设计后其转矩密度大幅提升,已成为第一代大容量推进电机的典范。本项目针对多相感应推进电机缺相故障和轻载工况特有的切套减额运行展开研究,以满足切套复杂工况下推进系统的安全可靠运行。. 首先,确定切套运行磁路饱和度不高于正常运行时基波、三次谐波励磁电流的取值范围;利用分布式磁路法,计算了电机切套运行工作范围内励磁电流与励磁电感关系,研究了绕组拓扑、励磁电流同时变化对主磁路的影响规律。. 其次,通过引入关联矩阵体现定子绕组实际投入、切出运行,计算了电机切套运行时的基波及三次谐波定子漏抗,通过三维插值法得到任意励磁电流对应的励磁电感,由此提出了多套多相感应电机切套运行通用的变参数T型等效电路。. 再次,利用变参数等效电路并结合螺旋桨负载特性,计算了切套运行对电机电磁转矩、效率、功率因数等稳态性能指标的影响,以及切套运行不同谐波注入控制策略和对电机切套动态性能的影响。. 最后,综合考虑正常运行和切套运行时电机本体铜耗、铁耗,以及驱动逆变器的开关损耗、通态损耗,提出电机驱动系统整体损耗最小的相数投切判据,掌握了系统相数最优投切原则,为电机驱动系统始终保持高效率运行提供理论依据。.通过上述研究,在非正弦供电多相感应电机切套运行非线性磁路分析、变参数数学模型、动静态运行性能等方面实现理论层面创新,具有重要科学意义和实用价值。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(1)
不同绕组连接方式下的六相永磁同步电动机MT容错控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    大电机技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李修东;郑晓钦
  • 通讯作者:
    郑晓钦
Enhanced Natural Fault-Tolerant Model Predictive Current Control in Nine-Phase Motor Drives Under Open-Phase Faults
缺相故障下九相电机驱动器的增强型自然容错模型预测电流控制
  • DOI:
    10.1109/tec.2022.3179735
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Haifeng Wang;Xiaoqin Zheng;Xibo Yuan;Xinzhen Wu
  • 通讯作者:
    Xinzhen Wu
基于改进等效面电流法的永磁电机气隙磁场解析计算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈春涛;吴新振;郑晓钦;赵胜华
  • 通讯作者:
    赵胜华
多套三相永磁同步电机缺相容错电流统一计算方法
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.210192
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李修东;郑晓钦;王海峰;翟自斌;吴新振
  • 通讯作者:
    吴新振
超高速磁浮涡流装置制动力的解析分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑晓钦;徐杰;陈春涛;吴新振
  • 通讯作者:
    吴新振

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其他文献

改进 Steinmetz 接法三相异步发电机稳压电容计算
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑晓钦;吴新振;张阳
  • 通讯作者:
    张阳
基于有限元场路耦合的十二相整流发电机系统定子匝间短路分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张艳辉;郑晓钦;吴新振;林楠;魏锟
  • 通讯作者:
    魏锟
五相感应电机缺相容错运行的全转矩范围效率优化控制策略
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.191424
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海涛;易新强;王东;郑晓钦;孟繁庆
  • 通讯作者:
    孟繁庆

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基于多源故障信号深挖的多相永磁电机自适应容错运行研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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