变频器供电永磁同步电动机电磁振动关键基础问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51737008
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    307.0万
  • 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:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The inverter-fed permanent magnet synchronous motors (PMSMs) have become extensively used in high performance servo and speed control systems. However, the electromagnetic force components are more complicated as a result of the rich harmonics in stator currents, and the reduction of electromagnetic vibration also becomes much more difficult due to the changing of motor speed, inverter output frequency and the frequency of electromagnetic force within wide ranges. The mismatch among the control parameters of inverter, motor parameters and the vibration characteristics of rotor shaft system may cause the electromagnetic oscillation and resonance, which results in the decrease of control precision and system stability. In serious situation, the rotor shaft can be fatigue damaged and the operation reliability is reduced.. To effectively reduce the electromagnetic vibration of the inverter-fed PMSMs, this project will study the mapping relation between electromagnetic force wave and the parameters of inverter-motor system under different operation conditions, and an accurate and efficient calculating method based on the combination of analytical method and finite element method is to be proposed to calculate the electromagnetic force wave taking into consideration the influences of rich current harmonics, complex structural parameters and different control strategies. The effects of the complex structural parameters on motor mode and the corresponding equivalent method will be further studied. The methods to calculate the tangential, radial and axial mode can be established based on the equivalence of complex structure to regular structure. Then the coincidence rule of frequency between electromagnetic force waves and natural vibration within a wide frequency range for inverter-fed PMSM will be studied. The collaborative mechanism among the control parameters of inverter, motor parameters and vibration characteristics of rotor shaft system, and the production mechanism and stability criterion of electromagnetic-mechanical resonance are to be further analyzed. Finally, a collaborative design method, which takes the electromagnetic force waves, multidimensional modal coupling and electromagnetic-mechanical resonance into consideration, will be established to lay a theoretic foundation for the reduction of vibration and noise for the inverter-fed PMSMs.
本项目拟针对变频器供电永磁同步电动机转速范围宽、电磁力来源复杂、易发生电磁—机械共振、电磁振动削弱困难的特点,研究不同工况下电磁力波与电机—变频器系统参数间的映射规律,建立能准确高效计算包括幅值、转速、频率和相位的电磁力波计算方法,计算计及丰富电流谐波、复杂结构参数和不同控制策略影响的各电磁力波;深入研究复杂结构参数对电机模态的影响及其等效方法,进而建立计及复杂结构的切向、径向和轴向模态计算方法;研究变频器供电永磁同步电动机在宽频率范围下定转子电磁力波频率和电机固有振动频率的重合规律,深入分析变频器控制参数、电机参数和转子轴系振动特性的协同作用机理,以及电磁—机械共振的产生机制和稳定性判据;以削弱电磁振动为根本目标,建立一套综合考虑电机激振力波、多维模态耦合和电磁—机械共振的协同设计方法,为削弱变频器供电永磁同步电动机电磁振动奠定坚实理论基础。

结项摘要

变频器供电永磁同步电机因具有良好的性能在高性能调速领域获得了广泛应用。在一些高速大功率的应用场合,电机的电磁振动问题非常突出,是亟待重点解决的问题之一。为此,本项目对变频器供电永磁同步电动机电磁振动这一关键基础问题展开系统的研究,主要研究工作如下:.1)表贴式永磁同步电动机电磁力波快速准确计算方法的建立。提出了子域法与磁动势-磁导法相结合的电磁力波快速准确计算方法,给出包括幅值、阶次、频率、相位的完整的电磁力波表达式;详细分析了定转子结构参数和电流谐波对电磁力波的影响。.2)内置式永磁同步电机气隙磁场及电磁力波解析计算方法的建立。针对复杂的内置式转子结构,提出了全新的转子子域划分方法,建立了内置式永磁同步电机气隙磁场的解析计算模型;基于提出的解析计算模型和磁动势-磁导法,给出了内置式永磁同步电机径向电磁力波的完整的表达式。.3)定子固有频率的快速准确计算方法的建立。针对现有固有频率解析计算方法精度低的问题,本项目给出了定子各部分的准确等效模型和各向异性材料参数的确定方法,基于能量法推导了定子自由振动的特征方程,提出了包括绕组和机壳在内的定子固有频率快速准确计算方法。.4)电磁振动快速计算方法的建立。结合提出的电磁力波和定子固有频率快速准确计算方法,建立了基于线性叠加原理的电磁振动计算方法;以削弱电磁振动为根本目标,提出了定子开辅助槽、永磁体分段斜极等电磁振动综合削弱措施。.5)永磁同步电机电磁-机械振动解析模型的建立。建立包括控制系统、电机本体、机械负载的电磁-解析耦合分析模型,深入分析了变速调节、负载突变等对电机扭振的影响;提出了转子扭振的削弱措施,并进行了样机研制和实验验证。.本项目建立了变频器供电永磁同步电动机在复杂因素影响下的电磁力波和定子固有频率完整的分析和计算体系,给出了通用的电磁振动削弱措施。本项目的完成,对于保证降低电磁振动和提高系统的工作可靠性,具有重要的科学价值。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(17)
专利数量(6)
Electromagnetic force density calculation in surface-mounted PM synchronous machine with rotor eccentricity by an equivalent transformation method
等效变换法计算转子偏心表面贴装永磁同步电机电磁力密度
  • DOI:
    10.1049/iet-epa.2019.0415
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET Electric Power Applications
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Jie Ren;Xiuhe Wang;Wenliang Zhao;Bo Peng
  • 通讯作者:
    Bo Peng
电动汽车新型转子内置式永磁同步电动机转矩脉动与电磁振动抑制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王道涵;彭晨;王柄东;冯振康;张方旭
  • 通讯作者:
    张方旭
Analysis of vibration characteristics of stators of electrical machines under actual boundary
电机定子实际边界振动特性分析
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2022.109778
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Guodong Zhao;Lingling Sun;Ning Niu;Xiuhe Wang;Zezhi Xing
  • 通讯作者:
    Zezhi Xing
Research on weakening measure of radial electromagnetic force waves in permanent magnet synchronous motors by inserting auxiliary slots
插入辅助槽削弱永磁同步电机径向电磁力波的研究
  • DOI:
    10.1049/iet-epa.2019.0814
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    IET Electric Power Applications
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xing Zezhi;Wang Xiuhe;Zhao Wenliang
  • 通讯作者:
    Zhao Wenliang
Design of a 35kW Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicle Equipped with Non-Uniform Air Gap Rotor
35kW非均匀气隙转子电动汽车永磁同步电机设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industry Applications
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Feng Liu;Xiuhe Wang;Zezhi Xing
  • 通讯作者:
    Zezhi Xing

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

新型混合励磁无刷爪极电机磁场调节特性的三维有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    微电机
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔东伟;王秀和;朱常青
  • 通讯作者:
    朱常青
span style=font-family:宋体;font-size:10.5pt;改善单相混合励磁磁通切换电机转矩死区的不对称转子建模与测试分析/span
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宗盛;王秀和;杨玉波
  • 通讯作者:
    杨玉波
新型接法的三绕组单相电动机
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨玉波;仲慧;王秀和;张洪宝
  • 通讯作者:
    张洪宝
基于SEMIHEX接法永磁同步电动机单相运行稳态性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电机与控制学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙树敏;王秀和;裴英;唐旭
  • 通讯作者:
    唐旭
新型6/8变极起动永磁同步电动机绕组切换动态过程的研究
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.170979
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田蒙蒙;王秀和;李昌
  • 通讯作者:
    李昌

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

王秀和的其他基金

基于多物理场耦合解析模型的永磁同步电机不可逆退磁快速准确计算与模拟方法的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型变极起动永磁同步电动机研究
  • 批准号:
    51577107
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
异步起动永磁同步电动机若干难点问题的研究
  • 批准号:
    51177089
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于负序磁场抑制的新型高效单相感应电动机研究
  • 批准号:
    50677035
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    31.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码