驱动风机电动机温度场非均布热源耦合研究

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《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》

《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》篇一一、引言随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，电动汽车（EV）作为清洁、高效的交通工具，其研究与应用日益受到关注。

其中，能耗优化是电动汽车领域的关键技术之一。

在电动汽车的冷却系统中，风扇和水泵作为核心部件，其耦合控制策略的优化对于降低能耗、提高系统效率具有重要意义。

本文旨在研究以能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略，以提升电动汽车的整体性能和节能效果。

二、电动汽车冷却系统概述电动汽车的冷却系统负责维持电池、电机等关键部件在正常工作温度范围内，其中风扇和水泵是冷却系统的重要组成部分。

风扇通过吸入外界空气，增强散热效果；水泵则负责将冷却液输送到各个热交换器中，通过热交换将热量带走。

二者在汽车行驶过程中需要高效配合，以实现最佳冷却效果。

三、传统控制策略的不足传统上，电动汽车的风扇和水泵控制大多采用独立控制策略，即根据系统温度或工作时间进行开关控制。

这种策略虽然简单易行，但存在能耗高、响应速度慢等问题。

特别是在高温环境下，由于缺乏有效的耦合控制策略，可能导致系统过热，影响电池和电机的性能和寿命。

四、耦合控制策略研究针对上述问题，本文提出一种基于能耗优化的电动汽车风扇水泵耦合控制策略。

该策略通过实时监测系统温度、风扇转速、水泵流量等参数，利用先进的控制算法进行计算和调整，实现风扇和水泵的协同工作。

具体而言：1. 引入智能算法：采用模糊控制、神经网络等智能算法，根据实时数据预测系统温度变化趋势，提前调整风扇和水泵的工作状态，以实现快速响应和精确控制。

2. 优化控制参数：通过优化控制参数，如风扇转速、水泵流量等，使风扇和水泵在最佳工作点上运行，以提高能效比。

3. 耦合协调策略：建立风扇和水泵的耦合模型，通过实时通信和协调，实现二者之间的最优配合，以达到最佳的冷却效果和能耗优化。

五、实验验证与结果分析为了验证所提耦合控制策略的有效性，我们进行了实车实验和仿真实验。

双馈风力发电机三维温度场耦合计算与分析

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油浸式变压器二维磁场、流场—温度场耦合问题研究

油浸式变压器二维磁场、流场—温度场耦合问题研究
变压器的运行状态直接关系到电网的稳定性,其工作过程中温度的高低不仅影响变压器的绝缘性能,而且会减少变压器的使用寿命。

变压器各类问题的出现使其多物理场研究逐渐受到研究者的重视。

由于油浸式变压器磁场的分布在各金属件上较离散,这种情况容易引起温度分布的集中化,出现变压器绕组、铁芯和钢结构等结构件中温度分布不均匀现象。

为满足我国对直流输电工程中换流变压器设计的需求,需通过磁场、流体-温度场耦合的方法准确分析计算变压器的温度分布情况。

因此,合理分析变压器磁场、流体-温度场的多场耦合,对变压器的工作状态乃至整个电网的正常运行至关重要。

为了更准确地研究电力变压器热点位置和大小,基于铁芯损耗和绕组损耗的不均匀性和媒质物性参数受温度变化的影响,本文提出一种基于非平均热源的多物理场耦合的混合算法。

该混合算法融合了有限体积法和有限元法各自的优点,分别采用有限体积法和有限元法研究变压器油流速度以及热点位置大小乃至整场的温度的分布情况。

并在有限体积法和有限元法中分别加入迎风格式,进而有效避免计算过程中产生的非物理振荡。

通过数据映射方法将磁场损耗分布映射到温度场的计算网格中,得到分析温度场时需要的非平均热源。

针对油浸式变压器二维简化模型,分别用本文提出的混合算法和多物理场仿真软件Comsol进行分析,并对流体场和温度场结果进行了对比,验证了本文算法的正确性和有效性。

利用该方法分析了油浸式变压器常温环境下启动过程的瞬态温度场分布,分析结果可为工程提供参考。

永磁直驱风力发电机定子温度场研究

技术 | Technology108 风能 Wind Energy永磁直驱风力发电机定子温度场研究文 | 张海平，王金辉，艾厚刚风力发电机整机在将机械能转化为电能的同时，部分能量以定子发热形式散失。

在目前的技术条件下，定子的绝缘性能与散热能力是一对难以破解的矛盾，增大绝缘层厚度毫无疑问可以提高定子绝缘能力，但定子散热能力会随之降低，电机运行温度也会随之增高。

反之，电机散热能力强，运行温度低，则电机容易潮湿，绝缘电阻又将随之降低。

因此，在保证定子绝缘性能的前提下，通过研究定子温度场分布，可充分了解电机定子温度变化、电机散热和故障等情况，对于发电机的安全稳定运行具有重要意义。

此外，风力发电机单机大容量、大尺寸的发展趋势对其绝缘性能、抗腐蚀性能以及散热能力提出更高要求。

定子的运行温度、散热能力与其绝缘性能相关。

以永磁直驱风力发电机为例，目前，该类风力发电机最显著的故障模式为定子绝缘击穿及轴承失效。

为了平衡定子绝缘性能和散热能力这对矛盾，需研究定子运行时的温度分布情况，找出定子运行温度最高值的对应位置，对此处进行结构优化和绝缘升级，以减少发电机因散热问题导致的定子绝缘失效。

本文基于定子制造材料、工作状况及运行环境，选择合适的定子对流换热系数，利用ANSYS 软件的温度场模块模拟定子铁心、线圈的温度分布情况，得到合理的定子温度场云图，分析了发电机定子线圈的热传导、热对流情况，并将其与实测结果进行对比。

热分析基础理论热传递有三种基本方式，分别是热传导、热对流及热辐射。

热传导是两个物体之间或一个物体不同部分之间由于温度梯度而引起的内能交换。

热传导遵循傅立叶定律：q K nTnn )22=-（1）式中，q *为热流密度；K nn 为导热系数；Tn 22为沿向的温度梯度。

热对流是固体表面与其周围接触的流体之间由于温差引起的热交换，分为自然对流和强制对流。

热对流用牛顿冷却方程来描述：q h T T f B S )=-^h （2）式中，h f 为表面传热系数，T S 为固体表面的温度，T B 为周围流体的温度。

矿用永磁直驱电动机温度场研究与分析

点，随着单机容量的不断增加，使得电动机运行时产
近年来，采用低速大转矩直接驱动永磁同步电
动机代替齿轮箱和感应电动机，具有功率密度高、齿
槽转矩小等特点［１］，在矿山机械中得到了较为广泛
的应用。分数槽集中绕组矿用隔爆永磁直驱电动机
由于结构特性与磁场内谐波的相互作用［２］，将产生
定子铜损耗及转子磁体损耗，若不采取措施会造成
ｎｅｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｕｎｅｖｅｎｈｅａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｒｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｃｏｐｐｅｒｌｏｓｓｏｆ
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生的单位体积损耗显著上升［１５］。
１．１电动机损耗分析

运行工况下风电传动系统机电耦合建模及其动态特性分析

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在稳态、负载突变、电压突变等工况下的动态特
机等主要构件,在实际运行中叶轮吸收风能产生
性.LIU 等建立了车用机电耦合动力学模型,
研究了齿轮齿形误差和电机电磁特性对齿轮振动
的高扭矩低转速分别经过风机主轴传递到两级行
[
９]
响,结合风力发电机运行工况,进行风电系统机电
耦合动态特性研究尤为必要.
建立了
本文分别采用集中参数法和有限元法建立了
风电齿轮Ｇ发电机传动系统模型,探究了行星轮系
扭转振动特性对发电机电磁特性的影响.ZHANG
齿轮传动系统扭转动力学模型和可考虑发电机齿
等
[
６]

《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》范文

《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》篇一一、引言随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，电动汽车的普及与发展成为了解决这一问题的关键途径。

电动汽车的能耗优化，特别是在其冷却系统中的风扇和水泵的耦合控制策略，成为了提高电动汽车性能、降低能耗、提升续航里程的重要研究方向。

本文将重点研究以能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略。

二、研究背景与意义电动汽车的冷却系统对于保证电池组和电机的工作温度，防止过热引发的安全风险至关重要。

而风扇和水泵作为冷却系统的核心组件，其工作状态直接影响着电动汽车的能耗和性能。

传统的控制策略往往注重单一组件的性能优化，忽视了风扇和水泵之间的耦合效应，导致能源的浪费。

因此，研究一种能够优化能耗的电动汽车风扇水泵耦合控制策略，对于提高电动汽车的能效、续航里程以及降低运行成本具有重要意义。

三、相关文献综述近年来，国内外学者在电动汽车冷却系统控制策略方面进行了大量研究。

有学者提出了基于温度控制的控制策略，通过实时监测电池组和电机的温度，调整风扇和水泵的工作状态。

也有学者提出了基于能耗优化的控制策略，通过优化风扇和水泵的转速、功率等参数，降低能耗。

然而，这些研究往往忽视了风扇和水泵之间的耦合效应，导致控制策略的效果并不理想。

四、研究内容与方法本研究将采用理论分析、仿真模拟和实车测试相结合的方法，对电动汽车风扇水泵耦合控制策略进行研究。

首先，我们将建立风扇和水泵的数学模型，分析其工作原理和性能特点。

其次，我们将利用仿真软件对风扇水泵的耦合效应进行模拟，研究不同控制策略下的能耗和性能变化。

最后，我们将进行实车测试，验证仿真结果的准确性，并对比不同控制策略的效果。

在研究过程中，我们将重点关注以下方面：一是建立准确的数学模型，描述风扇和水泵的工作特性；二是研究风扇水泵的耦合效应，分析不同转速、功率等参数对能耗和性能的影响；三是提出一种基于能耗优化的耦合控制策略，通过优化风扇和水泵的工作状态，降低能耗、提高能效。

《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》

《能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究》篇一一、引言随着全球能源危机的日益严重，节能减排已经成为各国关注的焦点。

电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，其在未来的能源和交通领域有着重要的地位。

在电动汽车中，电池系统的能耗是一个不可忽视的方面。

因此，本研究致力于开发一种能耗优化为目标的电动汽车风扇水泵耦合控制策略，以降低电池系统的能耗，提高电动汽车的续航里程。

二、研究背景与意义电动汽车的电池系统在运行过程中，需要风扇和水泵等辅助设备进行散热和冷却，这会对电池系统产生一定的能耗。

然而，当前大部分电动汽车的风扇和水泵控制策略仍为独立控制，这种控制方式在满足散热需求的同时，往往导致能耗的浪费。

因此，研究一种有效的耦合控制策略，对电动汽车的电池系统进行优化控制，具有重要现实意义。

三、电动汽车风扇水泵耦合控制策略研究（一）系统架构与工作原理本研究以电动汽车的电池系统为研究对象，将风扇和水泵进行耦合控制。

系统架构主要包括电池系统、风扇、水泵以及控制系统等部分。

其中，控制系统是本研究的重点，通过实时监测电池系统的温度、电流等参数，实现对风扇和水泵的耦合控制。

（二）能耗分析通过对电动汽车的电池系统进行能耗分析，发现风扇和水泵的能耗占据了电池系统总能耗的相当一部分。

因此，优化风扇和水泵的耦合控制策略是降低电池系统能耗的关键。

（三）耦合控制策略设计本研究设计了一种基于温度控制的耦合控制策略。

首先，通过实时监测电池系统的温度，判断是否需要启动风扇和水泵进行散热和冷却。

其次，根据电池系统的温度变化情况，动态调整风扇和水泵的运行状态，以实现最优的散热效果和能耗控制。

此外，本研究还采用了先进的控制算法，如模糊控制、神经网络等，进一步提高耦合控制策略的精确性和效率。

四、实验与结果分析（一）实验设计与实施为了验证本研究设计的耦合控制策略的有效性，我们进行了大量的实验。

实验中，我们分别对独立控制和耦合控制两种策略进行了对比实验。

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ｈｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄｉｎｈｅｔｔｙｐｅｏｆｈｅａｔｓｏｕｒｃｅ，ａｎｄｂｙｂｉ — ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｇｔｉｃｉｅｆｌｄａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄ，Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｈｅｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｐａｒｔｓｅｘａｃｔｌｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐｒｅａｃｌｅａｒｌｙ，ｔｈｅｓａｍｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅ
ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＶＤＩＭ，４５００ｋＷｍｏｔｏｒｉｓｔａｋｅｎａｓａｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｅｘａｍｐｌｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｌｅｃｒｏｔｍａｇｎｅｔｉｃｈｅｔｏｒｙａｎｄ
ｍｏｔｏｒｕｎｄｅｒｒａｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｕｓｉｎｇｔｈｅｉｆｎｉｔｅ－ｅｌｅｍｅｎｔｖｏｌｕｍｅｍｅｈｏｔｄ，ｎｏｎ－ｎｉｕｆｏｒｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅｌｏｓｓ（ＮＤＬ）ｉｓｍａｐｐｅｄｔｏ
驱动风机电动机温度场非均布热源耦合研究木
陈卫杰丁树业苗立杰
（哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨１５００８０）
摘要：风机驱动电动机由于工作环境和频繁启停的工作要求，常由变频器控制，其运行中谐波含量大，发热严重。为研究其温升分布规律，以一台４５００ｋＷ电动机为例，基于电磁学及传热学理论，建立三维半域通风冷却物理模型。应用有限元法，对额定工况下电动机内电磁场进行仿真计算，把非均布的损耗分布以热源形式映射到温度场中，通过电磁场与温度场双向耦合，准确计算电动机各部分的温升分布。此外，为更具对比性，对同种工况下体积均布热源的方法进行仿真计算，通过与试验结果的对比分析，验证双向耦合的方法较均布热源的方法更接近真实值，表明双向耦合的方法更具科学性。关键词：风机驱动电动机；温度场；双向耦合；非均布热源
ＣＨＥＮＷｅＯｉｅＤＩＮＧＳｈｕｙｅＭＩＡＯＬｉｊｉｅ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
第５１卷第１４期２０１５年７月
机
械
工
程
学
报
Ｖｌ０１．５１Ｎｏ．１４Ｊｕ１．２０１５
ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＤｏＩ：１Ｏ．３９０１／ＪＭＥ．２０１５．１４．１５２
中图分类号：ＴＭ３４３
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｅｌｄＮｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｌｙＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅＨｅａｔＳｏｕｒｃｅ
ＣｏｕｐｌｅｄＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＶｅｎｔｉｌａｔｏｒ－ｄｒｉｖｉｎｇＭｏｔｏｒ
ｕｎｄｅｒｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｃｏｏｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＶＤＩＭｉｓｕｓｕａｌｌｙｃｏｍｐｌｅｘ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｕｌｅｏｆ