基于Play模型的电工钢片矢量磁特性研究
发布时间：2021-01-03 02:19
随着国民经济的飞速发展,电机、变压器等电气设备的容量不断增加,随之而来的问题是电力损耗的急剧上升。这些损耗主要分布在电机等电磁设备的铁心中,因此对铁心所用材料电工钢片磁滞特性模拟问题的研究显得尤为重要。传统商用有限元分析软件在进行铁心磁特性模拟时通常采用平均磁化曲线,未能考虑电工钢片的磁滞特性,由此引起的铁心损耗计算精度有限。为了提高电工钢片磁滞特性模拟的准确性,本文在深入研究Play磁滞模型的建模机理基础上,先后建立了标量Play磁滞模型和矢量Play磁滞模型,用以模拟电工钢片的标量各向异性和矢量各向异性特性。基于一维和二维磁特性测量系统对电工钢片在不同磁化方向的磁特性进行了测量,研究了电工钢片各向异性特性。利用测量数据对Play模型相关参数进行了辨识,基于辨识过程中存在的不足,对辨识方法进行了改进,并利用实验数据对改进的模型进行了验证。此外,将上述Play磁滞模型用于分析一台永磁同步电机铁心的磁特性,为高功率密度电机的研究打下基础。本文主要研究内容有:首先,基于爱泼斯坦方圈测量系统测量了电工钢片的磁特性,分析了沿不同方向磁化时得到的磁滞回环。在此基础上,从Play磁滞模型的建模机理...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１滞后现象的机械役型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ??
?第２章标量Ｐｌａｙ磁滞模型与电工钢片各向异性特性???ＩＳ——?■??，???－純，??４?—??（ｆ?一??０．６－?／／／??Ｉ＇??，，，！??１１?（?，０＾??ＭＡ?ｉｎ）??图２．７不同磁化方向下的磁特性吋比??Ｆｉｇ．?２．７?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??２．?２标量Ｐｌａｙ磁滞模型的建立??Ｋｒａｓｎｏｓｅｌｓｋｉｉ等人阐明了?Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的现象学特征，事实上，Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的算??法可以被认为是一种特殊类型的基本滞后算子（所谓的“中继”算子）的叠加。一些??物理学家还提出了其他类型的基本运算符，被称为“磁滞算子”，例如所谓的Ｐｌａｙ和??Ｓｔｏｐ算子，通过这些运算符可以实现许多其他的数学运算。他们基于Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的??思想提出了?Ｐｌａｙ磁滞模型。??Ｐｌａｙ磁滞算子是一个连续的、速率无关的、对称的算子。图２．８显示了?Ｐｌａｙ算子??的物理意义，它是一个受常数阈值〃影响的系统。阈值〃决定了磁滞回线的形状和性质。??磁滞算子的输入－输出特性与齿轮结构中的齿隙等不同物理现象相似。现在假设一对齿??轮，在主动齿轮与从动齿轮之间有一定的间隙假设该系统的输入＞Ｊｖ，输出为ｚ。??图２．９给出／该系统输入与输出之间的关系。图中Ｃ－Ｄ段代表主动轮向左移动时输入??与输出之间的关系，由图中可见，主动轮的坐标限制在（ｒｏ－ａ）。当主动轮的坐标超过（ｒ〇－ａ）??时，主动轮与从动轮将？起运动，在图中标示为Ｄ－Ａ段。图２．９中的Ｂ－Ｃ段代表主
?沈阳工业大学硕士学位论文???…一一：????／??＇／?Ｌ??图２．９?Ｐｌａｙ算子的输入输出关系??Ｆｉｇ．?２．９?Ｉｎｐｕｔ－ｏｕｔｐｕｔ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｐｌａｙ?ｏｐｅｒａｔｏｒ??从图２．９可以看出，在５－Ｃ段和Ｚ）－ｄ段，输出与输入是线性相关的。Ｐｌａｙ算子输??入－输出关系由固定的斜率确定，而且沿着路径５－Ｃ和／）－／！的输出只有一个方向。Ｄ－Ｃ??和路径的输出保持不变，不再随输入的变化而变化，但是输出可以沿两个方向变??化。Ｐｌａｙ算子输入输出的关系可由如下数学模型表示：??／（ｖ，２）?＝?ｍａｘ｛ｖ－ｒ，ｍｉｎ（ｖ?＋?ｒ，ｚ）｝?（２．３）??其中，ｖ为系统的输入，ｚ为输出，ｒ为阈值。经过一系列的叠加运算形成了?Ｐｌａｙ??模型，其运算过程阐述如下。??类似于Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型，Ｐｌａｙ模型也是由许多算子结合某种运算后叠加而成的，如??下图所示：??—？?Ｗ，［ｘ（．）］叫．）｜—〒——???■?Ｗ：［ｘｆ．）Ｊ?—ｕ：（．）????１?????ｙ：?、－〉＾．Ｙ（ｔ）??Ｘ（ｔ）—＞?—??—？?Ｗｎ［ｘ（．）］上－？ｎ（．）—－——??图２．１０?Ｐｌａｙ模型的构建过程??Ｆｉｇ．?２．１０?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｐｌａｙ?ｍｏｄｅｌ??其中，Ｘ为Ｐｌａｙ磁滞模型的输入，Ｙ为模型的输出。Ｗｋ代表Ｐｌａｙ算子，ａ为算??子的输出值，说为形状函数，其中６＝１，…，Ｎ，Ｎ为算子的个数。算子在形状函数的??作用下得到输出结果Ｙ。Ｐｌａｙ磁滞模型的数学表达如下：??（?（２．４）??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]大中型高压高速电动机转轴静力学仿真分析[J]. 韦福东,李光耀,姚丙雷,王建辉,刘朋鹏. 电机与控制应用. 2019(07)
[2]高压直流输电技术现状及发展前景[J]. 梁旭明,张平,常勇. 电网技术. 2012(04)
[3]1999年全国电力系统继电保护及安全自动装置运行情况[J]. 周玉兰,王俊永,王玉玲,王德林. 电网技术. 2000(07)
博士论文
[1]电工钢片磁特性测量和模拟方法的研究[D]. 王晓燕.沈阳工业大学 2009
硕士论文
[1]基于神经网络的Jiles-Atherton磁滞模型的实现[D]. 杨延菊.华北电力大学 2012
[2]电工钢片二维磁特性测量的研究[D]. 孙纪来.沈阳工业大学 2011
本文编号：2954121
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１滞后现象的机械役型??Ｆｉｇ．?１．１?Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ??
?第２章标量Ｐｌａｙ磁滞模型与电工钢片各向异性特性???ＩＳ——?■??，???－純，??４?—??（ｆ?一??０．６－?／／／??Ｉ＇??，，，！??１１?（?，０＾??ＭＡ?ｉｎ）??图２．７不同磁化方向下的磁特性吋比??Ｆｉｇ．?２．７?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??２．?２标量Ｐｌａｙ磁滞模型的建立??Ｋｒａｓｎｏｓｅｌｓｋｉｉ等人阐明了?Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的现象学特征，事实上，Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的算??法可以被认为是一种特殊类型的基本滞后算子（所谓的“中继”算子）的叠加。一些??物理学家还提出了其他类型的基本运算符，被称为“磁滞算子”，例如所谓的Ｐｌａｙ和??Ｓｔｏｐ算子，通过这些运算符可以实现许多其他的数学运算。他们基于Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的??思想提出了?Ｐｌａｙ磁滞模型。??Ｐｌａｙ磁滞算子是一个连续的、速率无关的、对称的算子。图２．８显示了?Ｐｌａｙ算子??的物理意义，它是一个受常数阈值〃影响的系统。阈值〃决定了磁滞回线的形状和性质。??磁滞算子的输入－输出特性与齿轮结构中的齿隙等不同物理现象相似。现在假设一对齿??轮，在主动齿轮与从动齿轮之间有一定的间隙假设该系统的输入＞Ｊｖ，输出为ｚ。??图２．９给出／该系统输入与输出之间的关系。图中Ｃ－Ｄ段代表主动轮向左移动时输入??与输出之间的关系，由图中可见，主动轮的坐标限制在（ｒｏ－ａ）。当主动轮的坐标超过（ｒ〇－ａ）??时，主动轮与从动轮将？起运动，在图中标示为Ｄ－Ａ段。图２．９中的Ｂ－Ｃ段代表主
?沈阳工业大学硕士学位论文???…一一：????／??＇／?Ｌ??图２．９?Ｐｌａｙ算子的输入输出关系??Ｆｉｇ．?２．９?Ｉｎｐｕｔ－ｏｕｔｐｕｔ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｐｌａｙ?ｏｐｅｒａｔｏｒ??从图２．９可以看出，在５－Ｃ段和Ｚ）－ｄ段，输出与输入是线性相关的。Ｐｌａｙ算子输??入－输出关系由固定的斜率确定，而且沿着路径５－Ｃ和／）－／！的输出只有一个方向。Ｄ－Ｃ??和路径的输出保持不变，不再随输入的变化而变化，但是输出可以沿两个方向变??化。Ｐｌａｙ算子输入输出的关系可由如下数学模型表示：??／（ｖ，２）?＝?ｍａｘ｛ｖ－ｒ，ｍｉｎ（ｖ?＋?ｒ，ｚ）｝?（２．３）??其中，ｖ为系统的输入，ｚ为输出，ｒ为阈值。经过一系列的叠加运算形成了?Ｐｌａｙ??模型，其运算过程阐述如下。??类似于Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型，Ｐｌａｙ模型也是由许多算子结合某种运算后叠加而成的，如??下图所示：??—？?Ｗ，［ｘ（．）］叫．）｜—〒——???■?Ｗ：［ｘｆ．）Ｊ?—ｕ：（．）????１?????ｙ：?、－〉＾．Ｙ（ｔ）??Ｘ（ｔ）—＞?—??—？?Ｗｎ［ｘ（．）］上－？ｎ（．）—－——??图２．１０?Ｐｌａｙ模型的构建过程??Ｆｉｇ．?２．１０?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｐｌａｙ?ｍｏｄｅｌ??其中，Ｘ为Ｐｌａｙ磁滞模型的输入，Ｙ为模型的输出。Ｗｋ代表Ｐｌａｙ算子，ａ为算??子的输出值，说为形状函数，其中６＝１，…，Ｎ，Ｎ为算子的个数。算子在形状函数的??作用下得到输出结果Ｙ。Ｐｌａｙ磁滞模型的数学表达如下：??（?（２．４）??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]大中型高压高速电动机转轴静力学仿真分析[J]. 韦福东,李光耀,姚丙雷,王建辉,刘朋鹏. 电机与控制应用. 2019(07)
[2]高压直流输电技术现状及发展前景[J]. 梁旭明,张平,常勇. 电网技术. 2012(04)
[3]1999年全国电力系统继电保护及安全自动装置运行情况[J]. 周玉兰,王俊永,王玉玲,王德林. 电网技术. 2000(07)
博士论文
[1]电工钢片磁特性测量和模拟方法的研究[D]. 王晓燕.沈阳工业大学 2009
硕士论文
[1]基于神经网络的Jiles-Atherton磁滞模型的实现[D]. 杨延菊.华北电力大学 2012
[2]电工钢片二维磁特性测量的研究[D]. 孙纪来.沈阳工业大学 2011
本文编号：2954121
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