“电机学”课程虚拟仿真实验建设

电机学实验是工程基础课程“电机学”必要环节。针对理论教学中存在概念难理解、现象直观性差,实物实验内容全面性不足的问题,将有限元虚拟仿真技术应用于实验教学中,直观展示电机的运行机理和电磁特性,解决教学难题。在阐述虚拟仿真实验建设思路的基础上,以变压器仿真实验建设为例说明虚拟仿真实验设计方法和开展过程。教学实践证明,在电机实验教学中开展虚拟仿真实验,保证了实验内容的全面性和系统性,学生的工程实践能力和创新意识得到提高。

基于非线性干扰观测器的IPMSM改进无模型滑模控制

针对内置式永磁同步电机参数摄动导致模型不确定而影响系统控制性能的问题,提出一种基于非线性干扰观测器的内置式永磁同步电机改进无模型滑模控制方法。首先,建立考虑参数摄动的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)新型超局部模型;其次,利用改进滑模趋近律设计滑模控制器作为无模型控制中的反馈控制器;然后,设计非线性干扰观测器来观测估计无模型控制中的未知复杂项;最后,与传统无模型滑模控制方法进行仿真实验对比。仿真实验结果证明所提方法能有效解决系统参数摄动影响电机控制性能等问题,验证了所提方法的有效性及优越性。

基于高功率因数的游标电机设计思路

为解决游标电机功率因数偏低的问题,提出了一种提高功率因数的电机设计优化思路。首先,使用绕组函数法计算出分数槽集中双层绕组的电感,推导出游标电机的功率因数表达式,分析影响功率因数的主要设计参数;其次,结合有限元法研究各设计参数改变时电机性能的变化规律,进而总结出设计思路;然后,以一台裂齿式游标电机为基准样机,按照所提思路重新设计一台高功率因数的电机,并采用遗传算法对电机主要设计参数进行多目标优化;最后,与基准样机进行性能对比,结果表明所设计电机的功率因数更高,验证了理论分析和所提设计思路的有效性。

多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化

针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题,本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下,将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数,充分利用了内周向槽,具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先,将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程;其次,对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性,然后,利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略,实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化;最后,基于多目标优化算法结果试制样机,并进行空载和负载实验分析,验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。

基于PID代价函数的鲁棒型永磁同步电机模型预测控制

当有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)应用在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)弱磁控制时,系统存在参数鲁棒性较差的问题。为了解决此问题,本文提出一种基于比例−积分−微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)型代价函数的FCS-MPC永磁同步电机弱磁控制策略。在该策略中,PID型代价函数由3部分组成:跟踪电流的比例误差代价、削弱稳态控制误差的积分误差代价和降低纹波误差的微分误差代价。本文依据永磁同步电机的数学模型建立了预测模型,详细描述了PID型代价函数的FCSMPC在永磁同步电机弱磁控制中的实现过程。同时,为了保证预测的准确性,对系统采用了延时补偿策略。仿真结果证明,当永磁同步电机在弱磁控制中参数失配时,本文提出的基于PID型代价函数的FCS-MPC,不仅可提高控制系统对电机参数和负载转矩扰动的鲁棒性,还保留了FCS-MPC良好的动态性能。

多层绕组盘式横向磁通电机及建模分析

针对低速大转矩用盘式横向磁通电机中存在的C型定子结构不稳定,电机尺寸过大和生产效率低,U型定子和E型定子槽满率低、转矩密度小等问题,提出一种将绕组绕制在U型定子铁心两端的多层绕组盘式横向磁通电机拓扑结构。介绍了电机的结构和原理,并建立该电机基于磁阻的三维等效磁网络模型。在考虑永磁体空间漏磁的情况下,对主磁通进行计算并推导了空载磁链、空载反电动势和主要尺寸的关系。通过与双层绕组盘式横向磁通电机齿槽转矩、转矩密度和功率因数三维有限元结果的对比研究,分析所提出电机结构的优越性和有效性。试制出一台样机并进行空载反电动势的实验测试,通过仿真和实验测试的结果对比,验证该建模分析方法的准确性。性。

基于小波与参数区间估计法的电机故障诊断

为利用电机噪声信号对电机进行出厂故障诊断,采用小波分析技术对小功率异步电动机噪声信号进行多分辨率分析。从能量分布出发,结合概率论参数区间估计法获得不同故障各频段能量区间,对电机进行故障诊断。实验证明,不同故障的各频段能量区间不同,根据能量分布区间可以有效地诊断电机故障类型。

基于虚拟仪器的电机故障声测系统

采用虚拟仪器技术构建了一套电机故障声频检测系统。系统基于LABVIEW虚拟仪器软件平台,实现电机声信号的实时采集、分析和后处理,达到检测故障电机的目的。除了功率谱和1/3倍频程分析,系统在LABVIEW平台下,采用MATLABSCRIPT节点方法完成小波变换,实现噪声信号的特征向量提取。现场应用表明该系统效果良好。

空调电机振声信号的盲源分离故障特征提取

电机振声信号蕴涵着丰富的电机状态信息,文中提出利用电机振声信号对电机进行故障诊断,实现噪声出厂检测。由于观测信号信噪比较小,难于提取电机振声信号故障特征。应用盲分离技术从观测信号提取独立的声源信号,提出了基于峭度的盲源分离开关算法,可以在源信号概率密度函数未知时提取独立分量,消除相邻部件辐射噪声的干扰。实验证明该算法成功分离电机振声信号,有效提取故障特征。

电机故障自动识别在电机生产线上的应用

电机出厂检测非常重要。为了确保质量控制,目前电机厂多是通过操作者听电机声音判定噪声故障。而该文将研究模式识别技术在小型电动机生产线上电机故障检测中的应用。由于工业现场环境,系统首先采用小波分析对振声信号进行消噪,提取有用信号。再利用小波技术多分辨率特点和小波能谱熵提取故障信号的特征信息,最后结合概率论参数区间估计法获得小波熵带,对故障电机自动识别。

DSP在电机控制领域的应用展望

介绍数字信号处理器 (DSP)在电机控制领域的应用发展及展望 ,着重说明电机控制用

基于小波神经网络的电机声频故障诊断系统

采用能量分布特征提取方法和改进的BP算法,设计了一种基于小波神经网络的故障诊断系统,并应用于电机声频诊断技术。实验表明,此系统诊断结果与实际相符,验证了该小波神经网络故障诊断系统的有效性。

表面磁钢式低速永磁同步电动机起动特性仿真

采用时变状态变量方程作为表面磁钢式低速永磁同步电动机起动过程数学模型，利用计算机仿真方法模拟电机起动过程中电流、电磁转矩以及转速随时间变化情况，分析了初始转子位置和端电压初始相序对电机起动性能的影响。

基于NI myDAQ的电路实验教学设计与应用

针对传统电子电路课程相关的工程实验内容单一、实验方法陈旧、灵活性不强等问题,提出基于NI my DAQ与Multisim相结合的综合实验设计方法,为工程实验教育改革提供一个参考依据。实践表明,这种综合实验平台有效结合软件仿真与硬件实验操作,减少学生受实验设备、环境、时间等约束条件的限制,使学生可随时随地进行工程实践,有利于激发学生实验兴趣和培养学生工程创新意识。

脉振磁场永磁低速同步电动机转矩的计算

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新型电机，具有极数多、每级槽数接近１、每相绕组独立的特点。本文根据这一结构，在分析电机绕组电抗特点的基础上，用解析的方法推导和分析了电机的电磁转矩。

电类基础课程教学改革的实践探索

本文介绍了我校自动化专业电类基础课程的改革实践。一方面体现在课程体系结构的调整,着重学生自主学习能力的培养。另一方面,从教学理念、教学方法和手段以及评价方式等几方面将研究型教学模式运用于电类基础课程中,创造一种氛围,引领学生进行研究型的学习。这项改革不但提高了学生自主学习的能力,而且科研素养得到一定程度的培养,取得了良好的成效。

脉振磁场永磁低速同步电动机电感参数的分析

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的电机。根据其磁路结构的特殊性 ,用理论分析与实验测量的方法研究了电机的电感参数 ,着重探讨了饱和效应对参数变化的影响。

脉振磁场永磁低速同步电动机起动特性的研究

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的永磁同步电动机，能够实现自起动。但随着负载转动惯量及载荷增大，起动困难，甚至失败。然而，一定间隙与弹性环节的存在，能改善电动机带载起动特性。为此，本文从理论和实验两方面研究了该连接方式下脉振磁场永磁低速同步电动机的起动特性。

脉振磁场永磁低速同步电动机的稳定性分析

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的电机。本文在等幅振荡假设条件下 ,推导出研究该电机动态稳定的数学模型 ,并探讨其稳定性。

永磁同步电动机控制系统的FPGA设计实现

介绍一种利用FPGA实现的高性能永磁同步电动机矢量控制系统。在分析了永磁同步电动机的数学模型和空间矢量控制方案的基础上,采用分模块化设计思想设计了基于FPGA的永磁同步电动机控制系统。使用VHDL硬件描述语言构建了永磁同步电动机矢量控制系统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)、编码器解码模块、PI调节器模块、角度计算模块等硬件逻辑电路。最后在Altera cyclone 4CE115 FPGA中,结合电机功率驱动板和永磁同步电动机对系统整体进行了实验验证。