场路耦合

摘要： 近年来,铁路系统所用干式变压器运行过程中出现绝缘、绕组烧毁等现象,为了分析该现象发生的原因,分析了电力机车向牵引网系统注入的高次谐波对所用干式变压器铜耗的影响.考虑谐波情况下绕组集肤效应及邻近效应引起的损耗,基于场路耦合法,建立所用干式变压器的详细三维有限元模型;分别将单次谐波电流与复合次谐波电流作用下的所用干式变压器谐波铜耗进行对比,验证谐波损耗叠加性的正确性,分析谐波含量及谐波次数和所用干式变压器谐波铜耗的关系;搭建牵引供电系统仿真模型,分析实际运行工况下所用干式变压器的谐波铜耗.研究结果表明:集肤效应及邻近效应对所用干式变压器谐波铜耗的影响不可忽略,且谐波铜耗随着谐波电流含量及谐波次数的增加而增加.

摘要： 针对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路的暂态电磁特性,采用多回路模型和有限元模型相结合的方法,建立了用于分析定子绕组短路故障的无刷双馈发电机场路耦合模型,充分考虑齿槽效应,铁磁材料饱和以及涡流效应等因素的影响。对发电机匝间故障前后暂态和稳态下的电磁转矩特征进行了频谱分析,在此基础上研究了不同频率电磁转矩分量随故障匝数及故障位置的变化特征,同时给出了相同故障匝数不同短路位置下定子两套绕组三相电流的规律特征。结果表明:当功率绕组发生匝间短路时,电磁转矩会产生二倍基频和f;±f;频率分量(f;为功率绕组频率,f;为控制绕组频率),对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路故障监测和诊断具有参考意义。

摘要： 快脉冲直线型变压器驱动源(FLTD)感应腔内部结构和媒质分布复杂,支路放电时快速上升沿脉冲将使空间离散更为繁密,导致计算量剧增。该文利用时域有限积分理论首次研究4级串联共用、独立腔体结构MA级FLTD在支路放电时的电磁场分布规律。使用场路耦合将电路中电容元件的放电电流作为激励耦合至三维场模型,使用非均匀网格对FLTD初级感应腔内的关键部件剖分网格进行加密处理,使用表面阻抗边界条件描述良导体以降低求解自由度数量,使用基于等效原理的区域分解算法将4级串联FLTD划分为24个不同的求解子区域。结果表明,时域有限积分技术可有效分析FLTD初级腔体内脉冲放电瞬态过程,两种感应腔结构的输出性能和电磁场分布基本一致,4级串联共用腔体结构FLTD设计方案可行。

摘要： 针对某500 kV变电站内邻近电抗器的电缆铠装层接地线出现异常发热的问题,建立了三相电抗器、电缆铠装层以及电缆终端模型,采用有限元数值计算方法对电缆接地线电流、电缆终端温度异常进行分析。接地线电流计算结果与实测值误差为1.8%,电缆终端最高温度计算结果与实测最高温度误差为3.6%,验证了计算模型的正确性。在此基础上,讨论了不同铺设方式下屏蔽体均对电缆线路接地线电流的影响以及屏蔽体的发热情况。结果表明,在三相电抗器底部铺设圆形和T形屏蔽体均能有效降低电缆接地线电流值,增加屏蔽体的面积能明显提高隔磁效果,且屏蔽体不会异常发热,可以安全使用。

摘要： 针对新型少稀土非对称混合永磁同步电机,考虑到不同运行工况下电机实际电磁性能受驱动器以及控制策略的影响,引入场路耦合方法。基于ANSYS Maxwell、Simplorer平台建立了完整的电机本体及驱动控制系统模型,分析计算了全速域内电机的电磁特性及驱动性能,并与MATLAB-Simulink驱动控制仿真结果进行了对比。结果表明因电机电磁特性和驱动控制信息的实时传递,采用场路耦合仿真分析方法的计算结果具有更高的准确性和可信度,为后续该类新型少稀土非对称混合永磁同步电机的进一步系统级优化设计提供了参考。

摘要： 次同步频率分量注入导致变压器铁心产生周期性非对称偏置磁化。该文以矢量磁位A和绕组电流I为待求量,考虑场路耦合关系并结合固定点法处理磁阻率非线性,建立计算变压器铁心静磁场的三维时间周期有限元模型并编写了计算程序,对含次同步频率分量下变压器铁心的稳态磁特性进行研究。在前处理阶段对绕组区域的各单元建立电流密度方向矢量矩阵。在迭代阶段,对非线性各向异性铁心区域需选择合适的局部收敛定点磁阻率。利用二维时间周期有限元法计算得到的绕组电流稳态解作为三维场路耦合计算的电流初值以减少迭代时间。通过计算和实验结果验证了该文算法的有效性,并分析了不同幅值、频率、相序以及三相分布的次同步频率分量对铁心电磁特性的影响。

摘要： 针对影响大型双水内冷调相机无功支撑能力的转子绕组匝间短路问题,结合大型双水内冷调相机的结构和运行特点,分析了调相机发生转子绕组匝间短路故障后的励磁磁势特征,指出了故障会引起调相机偶数次谐波磁场增强的特点,提出了基于穿心螺杆和支持筋的转子绕组匝间短路协同诊断及定位方法,该方法无需外加线圈,诊断准确度高.以一台300 Mvar双水内冷调相机为对象,搭建其有限元场路耦合模型,仿真发现转子绕组匝间短路后,在穿心螺杆与支持筋产生的感应电动势中均出现了偶次谐波,且随故障程度增强,验证了诊断方法故障识别和故障定位的有效性,为大型双水内冷调相机的安全稳定运行提供了保障.

摘要： 针对以新型电缆绕组构成的异步化高压发电机的失磁过程进行研究,首先建立该电机场路耦合模型,利用耦合模型分析异步化高压发电机在不同转差率下转子发生对称短路失磁和不对称短路失磁故障的磁场进行分析,探索当转子绕组发生不同类型的短路故障时,定子铁心和转子铁心的磁通密度变化规律,为电机和系统故障分析提供数据基础.然后分析了异步化高压发电机在不同转差率的运行条件下,因不同故障引起的失磁前后定子三相电流波形的变化规律及各次谐波含量的分析,得出该电机失磁故障后定子侧电气量的变化规律,为该电机的继电保护设置提供基础数据.

摘要： 电缆的隧道集群敷设方式因其具有敷设回路数多、断面负载能力高等优点,在城市电力输电网的应用日益广泛.隧道电缆群相互之间的电磁及热影响大,因此亟需对电缆金属护套感应电压、环流及运行温度等进行深入研究.针对隧道电缆群分析了COMSOL的物理场与电路接口,建立了隧道集群敷设高压电缆线路的电磁热流多物理场耦合电路的仿真模型,并通过实际运行电缆线路的环流实验和温升实验,验证了该模型的正确性.仿真研究某隧道集群敷设电缆线路在典型场景下的运行状态,结果表明:电缆集群敷设时,周围电缆的磁场对环流的影响较大;在空气强制对流条件下,电缆沿轴向产生热量积累,在负荷高、低2种典型运行状态下线芯的轴向最大温升分别为0.23°C/m和0.12°C/m.

摘要： 短路试验发电机主要用于为高压断路器型式试验提供供电电源,它的运行工况相当于常规发电机的突然短路故障.由于电流冲击很大,远远超过普通发电机的短路电流,其瞬时损耗很大.本文研究的短路试验发电机工作频率为100Hz,其发热更为严重,不能完全照搬以往50Hz电机的设计方法,需要更为精确与细致的研究.本文采用场路耦合的时步有限元法,对短路试验发电机的整个运行工况进行了仿真,计算获得了定子电流、转子电流以及定子铁芯、转轴、阻尼条和转子槽楔更为精确的损耗分布,为进一步评价电机各部分的发热情况奠定了基础.

摘要： 根据开关电源工作原理,建立汇流排的外电路模型,并与汇流排模型进行场路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到汇流排在实际激励条件下的电流密度分布和欧姆损耗分布.分析汇流排工作时欧姆损耗集中的区域,在此基础上对汇流排的结构进行优化,从而达到减小汇流排的电流密度和欧姆损耗的目的.

摘要： 本文针对一台31500kVA的变压器进行分析，采用直接场路耦合的方法，分别使用仿真软件和自编程软件对该台变压器进行了漏磁场分析、计算了低压绕组各并联导线的电流和环流损耗。此外对该台产品的低压绕组分别采用212,424,242三种换位方式进行分析，应用自编程软件和商业软件分别对三种换位方式下的绕组的环流损耗进行计算，并对计算结果进行了对比分析。通过比较二次侧感应的电流、短路阻抗的设计值和计算值以及高低压绕组的安匝平衡，验证了方法的正确性和模型建立的合理性。

摘要： 本文建立了1000MW水轮发电机的时步有限元场路耦合模型.该模型计及了铁芯饱和、转子旋转、阻尼绕组端环、定子绕组的分布以及阻尼绕组端部阻抗.该二维有限元模型与外电路模型相耦合.利用该模型,本文进行了大量的暂态仿真,包括计及阻尼和不计及阻尼绕组时定子三相突然短路的仿真,并得到了暂态参数.仿真结果表明本文建立的场路耦合模型是正确的.

摘要： 为了对三相隔爆异步电动机的电磁场进行分析与计算,本文提出了采用场路耦合运动的方法进行有限元分析。借助于有限元分析软件,对某三相隔爆异步电动机的空载、负载稳态和暂态下的电磁分布情况进行了实例计算,数值计算结果证明了本文工作的有效性和正确性。

摘要： 当直流入侵变压器时,变压器将趋于饱和,励磁电流畸变,产生大量谐波,同时导致变压器损耗变大,引起局部过热,振动和噪声加剧.这不仅影响到变压器的正常工作,甚至会给电力系统带来一系列问题.本文以电力变压器SF9-25000/110kV为例,利用COMSOL软件按比例建立起变压器三维模型,运用瞬态场路耦合的有限元法对其进行仿真,计算出空载变压器不同直流偏磁下变压器的各个部分磁密变化情况,励磁电流大小及谐波分量.分析得出:铁心及铁轭的磁感应强度都随着直流的增加而增加,变压器铁心趋向于饱和.直流偏磁下变压器励磁电流呈现半波不对称的情况,且励磁电流谐波中奇次和偶次分量有不同程度的增加,偶次谐波分量增加的更快.

摘要： 为准确计算抽水蓄能电机的瞬态参数,本文基于单元电机建立了抽水蓄能电机的场路耦合时步有限元模型.采用时域法得到电机在发电及电动工况时空载突然三相短路电流波形,并对电枢绕组短路电流波形进行参数辨识得到两种工况下电机的稳态、瞬态、超瞬态电抗及时间常数;时域法计算值及设计值在两种工况下基本一致.最后,对比实验室反装水轮发电机空载突然三相短路时电流的实测波形与仿真波形,两者吻合较好,表明所建模型是正确、合理的.

摘要： 在分析永磁充磁过程中电磁场的分布时,关键在于分析电磁场的场方程和充磁电路方程的场路耦合问题。本文给出了基于T-Ω法的脉冲充磁电路中,永磁体内部剩磁分布的场路耦合模型及其计算方程。同时分析了在充磁过程中永磁体内部产生的涡流对磁场分布的影响,公式的准确性和实用性通过实例计算,比较计算值和实验值得以验证。

摘要： 文章建立了箔式绕组变压器场路耦合三维有限元模型，计算了变压器漏磁场分布及箔片绕组中的电流分布和交流损耗，得出了有效减小挤流效应和降低三相低压箔式绕组总损耗的方法。

摘要： 本文基于场路耦合有限元法设计了实心转子异步电动机,无需单独计算转子参数,考虑转子的速度效应、涡流效应及定转子材料的非线性，提出了一种端部系数计算公式修止端部效应的影响,从而避免求解三维非线性模型的繁琐,节约了计算机硬件资源,缩短了设计周期。实验结果证明，该方法准确可靠。

摘要： 本文利用电磁场时步有限元方法对一台兆瓦级电励磁直驱风力发电机的气隙磁场、空载电压波形、交直轴电抗等参数进行计算和分析.通过对计算结果的对比分析,优化了风力发电机的电磁设计方案,达到了提高电机运行性能和节约成本的目的.

摘要： 本发明公开了一种预测场线耦合系统响应的场-路协同模型建立方法，该场路协同模型建立方法是利用ADS平台、HFSS平台与单一干扰源辐射下的修正Taylor模型的结合，建立起从干扰设备辐射的电磁波经由线缆耦合到受扰设备的完整模型，从而获得在该干扰设备对线缆连接的两个终端受扰设备的响应。在明确了等效辐射源的状态下，本发明公开的场路协同模型建立方法可以用于预测任意干扰设备产生的电磁波激励下的线缆上的耦合响应情况，从而为设备级和系统级电磁兼容设计提供信息参考。

摘要： 本发明提供一种光路耦合器件、光路耦合装置及光路耦合方法。该光路耦合器件包括光束准直元件以及光束会聚元件。光束准直元件包括第一焦点、第一光轴和聚光面，聚光面接收由第一焦点位置发出的入射光并将入射光准直为沿第一光轴传导的准直光束。光束会聚元件包括第二焦点、第二光轴和反射凹面，第二光轴与第一光轴平行设置并相距一预设距离，反射凹面相对第一光轴倾斜设置，反射凹面接收准直光束，并将准直光束反射会聚至第二焦点位置。本发明的光路耦合器件通过光束准直元件与光束会聚元件的反射凹面相互配合，实现了大角度的离轴光聚焦，降低了光学元器件之间光路耦合的装配难度和制造成本。

摘要： 本发明公开了一种反应堆一回路冷却剂流场、温度场和应力场耦合计算方法，包括以下步骤；1)构建与实际设备尺寸相同的高温气冷堆反应堆堆芯模型及蒸汽发生器模型；2)建立计算域1、计算域2及计算域3；3)设置计算域1、计算域2及计算域3中的设备材质及流体域；4)设定流场、温度场和应力场的区域及其边界层；5)对流场、温度场和应力场进行网格化；6)计算域1及计算域3采用k‑ε湍流模型，计算域2采用多孔介质模型；7)得计算域1、计算域2和计算域3的流场、温度场及应力场分布结果；8)得高温气冷堆不同功率水平下的最优化运行参数配置，该方法能够实现反应堆一回路冷却剂流场、温度场和应力场的耦合数值模拟计算。

摘要： 本发明公开了一种预测场线耦合系统响应的场-路协同模型建立方法，该场路协同模型建立方法是利用ADS平台、HFSS平台与单一干扰源辐射下的修正Taylor模型的结合，建立起从干扰设备辐射的电磁波经由线缆耦合到受扰设备的完整模型，从而获得在该干扰设备对线缆连接的两个终端受扰设备的响应。在明确了等效辐射源的状态下，本发明公开的场路协同模型建立方法可以用于预测任意干扰设备产生的电磁波激励下的线缆上的耦合响应情况，从而为设备级和系统级电磁兼容设计提供信息参考。

摘要： 本发明提供一种光路耦合器件、光路耦合装置及光路耦合方法。该光路耦合器件包括光束准直元件以及光束会聚元件。光束准直元件包括第一焦点、第一光轴和聚光面，聚光面接收由第一焦点位置发出的入射光并将入射光准直为沿第一光轴传导的准直光束。光束会聚元件包括第二焦点、第二光轴和反射凹面，第二光轴与第一光轴平行设置并相距一预设距离，反射凹面相对第一光轴倾斜设置，反射凹面接收准直光束，并将准直光束反射会聚至第二焦点位置。本发明的光路耦合器件通过光束准直元件与光束会聚元件的反射凹面相互配合，实现了大角度的离轴光聚焦，降低了光学元器件之间光路耦合的装配难度和制造成本。

摘要： 本发明公开了一种基于解析法的表贴式永磁电机驱动系统场路耦合分析方法。根据电机的电压平衡方程，建立电机线电压向量、相电流向量、定子绕组磁链向量的耦合关系；通过磁场解析计算方法建立电机的相电流向量、定子绕组磁链向量、电机结构参数的耦合关系；建立电机线电压向量、相电流向量、电机结构参数的解析关系式；构建集总求解矩阵；求解集总求解矩阵，同时获得当前时间步长的相电流向量和矢量磁位的通解表达式中的所有待定系数向量，进而得到当前时间步长的定子绕组磁链向量并保存，进而对电机的输出转矩及转矩波动率进行分析。本发明能够同时计算相电流及矢量磁位，计算实时性好，能够在保证计算准确性的前提下有效提升计算效率。

摘要： 本发明公开了一种基于场路耦合的DAB可靠性评估方法、装置及设备，通过基于DAB中IGBT模块的物理模型建立DAB电路仿真模型，通过电路仿真计算IGBT模块功耗；基于IGBT模块的几何尺寸建立IGBT模块温度场有限元模型，通过有限元仿真计算IGBT模块结温；并使用场路耦合的方法，求解得到IGBT模块结温信息；然后计算得到IGBT模块可靠性参数，进而评估DAB的可靠性，由于使用场路耦合的方法，可以对IGBT模块的传热问题和电气问题进行联合求解，与现有技术相比，能够精确地表征DAB中IGBT模块的功耗，同时能够准确地计算出IGBT模块的结温变化，从而提高DAB可靠性评估的准确性。

摘要： 本发明公开了一种基于场路耦合的电抗器电抗参数计算方法、装置及设备，其中方法包括：基于采集的变压器参数，分别构建变压器内置电抗器的三维有限元模型和外电路模型；其中，变压器参数包括变压器结构参数和变压器内置电抗器参数；根据三维有限元模型和外电路模型建立变压器内置电抗器的三维场路耦合模型；对三维场路耦合模型的三维求解域进行有限元网格剖分，得到多个有限元区域；通过仿真计算得到各有限元区域的磁场信息，根据磁场信息计算变压器内置电抗器的电抗值。上述方法既考虑了变压器环境对电抗器的影响，同时还通过场路耦合方式研究不同的电流和铁心饱和情况对变压器内置电抗器电抗值的影响，使计算得到内置电抗器电抗值结果更准确。

摘要： 本发明公开了电机设计领域的一种无刷电励磁磁场调制电机的高精度场路耦合设计方法，所述高精度场路耦合设计方法包括以下步骤：步骤一：导出电枢绕组、励磁绕组磁链、电磁转矩、绕组电感数据；步骤二：构建磁链—电流、磁链—电磁转矩插值函数；步骤三：建立以磁链矩阵为状态变量的电机电流、电磁转矩的数据库；步骤四：建立其电压方程模型、磁链—电流方程模型、机械运动方程模型；步骤五：建立电机逆变器模型；步骤六：建立离散化电机控制器模型。所述的高精度场路耦合设计方法，可实现电机性能的高精度预测与分析；设计过程中不需要考虑电机的电枢绕组、励磁绕组电感矩阵，有效的提高了设计方法的稳定性；可实现电机动态性能的快速预测分析。

摘要： 本发明属于可靠性工程领域，公开了一种基于场路耦合协同仿真模型的元器件使用可靠性评估方法，基于场路耦合协同仿真模型的元器件使用可靠性评估方法包括：构建元器件电场、热场和力场等多种物理场耦合的高保真仿真模型，采用场路耦合的方法建立元器件的物理场‑电路行为协同仿真模型，综合考虑元器件物理场、电路行为、器件响应三者之间的动态关系，利用蒙特卡洛仿真的方法对器件响应的不确定性进行量化。本发明考虑了电场、热场和力场之间的耦合关系，构建了元器件的高保真仿真模型；本发明结合了有限元仿真软件COMSOLMultiphysics和电路仿真软件MATLAB/Simulink两者之间的优势，实现了物理场模型和电路模型的协同仿真；本发明考虑了实际工程应用中元器件仿真的不确定性来源，并利用蒙特卡洛仿真的方法对器件响应的不确定性进行了量化，计算得到了元器件的使用可靠性，提高了元器件场路耦合协同仿真模型的工程实际应用价值。