开通角控制的无刷直流电机转矩脉动抑制新方法

在分析无刷直流电机的等效电路模型和换相过程的基础上,考虑了电磁时间常数和反电势对换相转矩的影响。通过导出换相时关断相电流下降到零的时间和开通相电流上升到最大的时间,分析高、低速运行状态下两者的关系,引入一个开通角的变量,通过控制开通相的开通时刻来抑制换相时的转矩脉动;并且考虑非理想的气隙磁密等因素对开通角进行修正。结合场路耦合的有限元进行仿真,结果表明此思路是可行的。

基于最优开通角的开关磁阻电机调速系统建模与仿真

开关磁阻电机驱动系统(SRD)是一种广泛应用于工业技术领域的新型电动机驱动系统,如何对其建立精确的非线性模型是其高性能得以实现的必要前提。应用Ansoft Maxwell有限元分析软件,经计算获得开关磁阻电机(SRM)的静态电磁特性,在此基础之上,针对开关磁阻电机驱动系统(SRD)进行建模并通过Matlab软件平台进行仿真。采取固定关断角、选取最优开通角的控制策略进行SRD系统仿真,针对不同设置模式下的仿真结果对比分析,为后续的SRD实验测试环节完成前期的必要准备。

开关磁阻电机开通角对比研究

在分析SR电机结构原理及传动系统的基础上,通过Simulink建立SR电机模型,通过改变模型中开通角的参数,采集对应相电流,作对比分析,得出开通角越大,电流线性上升的幅度减小的结论,为四相8/6极开关磁阻电机实物设计提供了一种有效的参考。

采用Kriging模型的开关磁阻电机开通角与关断角寻优方法

针对传统密集采样方法获得采用角度位置控制的开关磁阻电机最优开通角与关断角所需实验次数多、耗时长,效率低的问题,提出一种采用Kriging模型的最优开通角和关断角实验求取方法来减少实验采样次数,提高寻优效率。首先,通过少量的初始样本点建立开通角和关断角与电机振动加速度之间的预测模型;之后,根据得到的预测模型有针对性地在最优开通角和关断角可能出现的区域进行采样计算;最后,当区域缩小到满足精度要求的大小后,对该区域进行密集采样,从而快速准确发现最优开通角和关断角。实验结果表明,基于Kriging预测模型获取相同开关磁阻电机最优开通角和关断角(误差小于1%以内)所需样本数仅为传统的密集采样方法的12.4%,计算时间缩短了62.8%。因此,所提方法能显著提高开关磁阻电机的开通角和关断角寻优实验效率。

基于变开通角F-PI并行控制策略的开关磁阻发电机输出电压研究

分析了开关磁阻发电机(SRG)输出电压存在脉动的原因。针对传统PI控制方式下SRG输出电压建压过慢、脉动较大的问题,提出一种变开通角与模糊和PI并行控制的控制策略(变开通角F-PI并行控制策略)。当SRG开始工作时利用开通角的灵活切换实现输出电压的快速建立,并通过给定电压与输出电压的误差及误差的变化率,来实现模糊PWM与PI电流斩波的并行控制。建立基于Matlab/Simulink的SRG非线性模型并进行仿真分析。最后基于实验平台对变开通角F-PI并行控制策略与传统的PI控制策略进行了实验对比分析。实验结果表明,该文提出的基于变开通角F-PI并行控制策略能够使发电电压快速建立,在转速或负载发生变化时可以使输出电压快速跟随给定值,并有效地减小输出电压的脉动,从而提高发电品质。

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略

采用标准角度控制的永磁式双凸极电机,在换相时三相同时导通或关断,产生较大换相转矩脉动。该文通过对电机内部电磁场的有限元计算,分析了转矩脉动形成机理。为减小换相转矩脉动,提出新型开通角和关断角控制策略。该方法通过提前导通功率变换器上管、滞后关断其下管,对一个周期内的导通模式进行细分,通过换相前后,两相和三相导通方式的切换,提高换相时刻输出转矩,减小电机转矩脉动。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,并将其与标准角度控制方式进行仿真与实验比较,验证了新型控制策略的正确性。

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究

在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上,对换相期间的电流控制模式进行研究,结合理论推导,得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究,给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比,最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大,转矩脉动较小,转速比较平稳。

考虑小电感区电感变化量的开关磁阻电机开关角优化方法

开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)电磁特性具有高度非线性的特点,采用传统的开关角优化方法很难取得理想的控制效果。以三相12/8极SRM为研究对象,采用有限元方法计算了样机的电磁特性,分析了小电感区的非线性特点,建立了电机小电感区内的非线性数学模型,推导了最优开通角的解析式,根据开通角解析式与电机运行时的磁链变化规律,得出了最优关断角解析式,实现了不同转速下开通角与关断角的自适应调节。实验结果表明:改进的开关角优化方法简单有效,提高了系统运行效率和带载能力。

开关磁阻电机角度位置控制参数优化研究

角度位置控制是开关磁阻电机最基本的控制方式,对开关磁阻电机的开通角与关断角这两个参数及其运行特性进行了分析,并以8/6结构的SRD为例,通过理论分析及仿真研究对其进行优化设计,结果表明:好的开关角配置可以使电机的性能达到最优,提高系统的整体性能.

开关磁阻电动机角度在线调制策略研究

为改善中低速段开关磁阻电动机(SRD)动态响应性能,提出了一种SRD控制角度在线调制策略。控制器依据相电流建立与退磁过程确定误差,在线调节开通角度与关断角度。设计了基于角度的在线调制策略的速度闭环控制器,通过引入误差反馈量,增加了系统稳定性。样机实验结果表明,角度在线调制策略能够有效改善SRD中低速段电流响应,并有效减少相电流峰值,提高系统效率。

开关磁阻电机的角度优化

开关磁阻电机低速运行时,采用电流斩波控制,以限制启动电流的幅值。高速运行时,通过角度控制调节其输出功率或者转速,即通过优化开通角、关断角使电机获得最大转矩电流比。本文提出了一种新的开通角优化方法,开通角的优化在传统公式法的基础上加了电流幅值闭环控制,关断角的优化则采用模糊控制,通过仿真证明该方法可以明显地改善电机的动态特性,间接地提高电机的效率。

阀门电动执行机构用SRM开关角的优化研究

采用TMS320F28335型DSP和MAX3032S型CPLD作为6/4极开关磁阻电机系统的控制器,通过低速时电流斩波控制(CCC)和高速时角度位置控制(APC)对电机进行控制。针对开关磁阻电机在APC方式下开通角和关断角的优化问题,在理论引导的基础上利用仿真来对开通角运行特性和关断角运行特性进行研究。结果表明,对开关角的设置进行合理配置及优化可以使电机提速性更好,有利于提高整个系统的性能。

大型船用无刷直流电机转矩脉动抑制方法

针对大型舰船用无刷直流电机在运行过程中会出现转矩脉动的问题,设计基于开通角的大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制方法,提高大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制能力。构建舰船用无刷直流电机数学模型,在该模型基础上分析舰船用无刷直流电机的换相过程中电流变化情况,针对换相产生的转矩脉动,采用开通角控制开通相的开通时间,实现大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制。实验结果表明:在电机低速和高速运行时,分别采用推迟开通相开通时间、提前开通相开通时间等方式,抑制大型舰船用无刷直流电机转矩脉动,该方法可有效抑制电机转矩脉动,满足不同工况下电机运行的需求,保障大型舰船用无刷直流电机安全运行。

基于改进型简化磁链法的开关磁阻电机无位置传感器速度控制

传统的简化磁链法需要以单相轮流导通和电流斩波控制为前提条件,其中单相轮流导通即在换相角处关断当前相的同时开通下一相的条件使系统的开通和关断角之间存在耦合,不利于在进行无位置传感器速度控制同时实现效率优化或转矩脉动最小化等要求。为此,本文提出了能够任意给定开通角且其与关断角无关的改进型简化磁链法,并以此搭建了开关磁阻电机(SRM)无位置传感器速度控制系统。所提方法仅需控制系统采取关断角固定和电流斩波控制方式,根据所提的改进型简化磁链法,能够确定关断角位置,并可估算出转速和任意时刻转子位置。最后,所提方法和利用该方法搭建的SRM无位置传感器速度控制系统,通过DSP驱动实验,证明了其有效性。

开关磁阻发电机控制参数多目标优化研究

为改善开关磁阻发电机在中低速段的运行性能,提出了一种离线开关磁阻发电机控制参数优化方法。针对运行环境需求,将开关磁阻发电机的最大输出功率、系统效率和转矩平滑系数作为优化目标,分析了开通角、关断角、参考电流对各优化目标的影响,得出各单一目标优化下最优控制参数组合。然后构建了多目标优化目标函数,给出了各优化目标权重系数,得到了多目标优化下最优控制参数组合。最后样机实验表明,该文提出的多目标优化方法得出的控制参数组合能够有效改善开关磁阻发电机在中低速段的运行性能。

基于Ansoft/Maxwell 2D的开关磁阻电机起动性能仿真分析与实验研究

为了获得良好电机的起动性能,基于Ansoft/Maxwell 2D的仿真环境,建立了六相12/10极开关磁阻电机(SRM)有限元仿真模型;仿真分析了关断角、开通角对电机起动性能的影响,并进了实验验证。研究结果为SRM及其控制系统的设计和优化提供了重要依据,有一定参考意义。

无刷直流电动机弱磁调速研究

针对无刷直流电动机(BLDCM)在弱磁升速过程中开通角提前导通情况下常规逆变器所存在的环流问题,分析了环流产生的原因,通过Matlab建模仿真验证了环流波形。定性指出了环流对电机带载能力和功率逆变器的影响。针对十二功率管两两反向串联拓扑结构在开通角提前导通条件下所存在的相电压泵升问题,基于为电机绕组电感能量提供释放回路的思路,提出了一种新的控制逻辑方法。仿真结果表明,该方法既消除了环流,又解决了电压泵升问题,提高了BLDCM弱磁控制时的带载能力,增加了逆变器的可靠性。

基于模糊逻辑的开关磁阻发电机输出电压控制

针对开关磁阻发电机输出电压脉动问题,分析了开关磁阻电机发电运行原理,研究了开通角对发电性能影响,设计了直接用于开通角补偿的模糊逻辑控制器,建立了基于自励发电模式的SRG电压反馈控制系统模型,进行了输出电压建立,负载突加和突减仿真研究,与传统PI控制方法相比,模糊逻辑控制算法能有效抑制输出电压脉动,系统的动静态性能良好。

开关磁阻发电机效率最优的激励参数控制策略

提出了一种针对开关磁阻发电机的新控制策略。SRG控制目标是用效率最优的激励来获得所需输出功率。开通角和导通角成为优化能量转换过程的关键控制参数。在SRG所有转速范围内,通过仿真能够计算出获得所需输出功率的所有可能的开通角和导通角组合,并且从中挑选出效率最高的激励参数。最后通过试验验证其有效性。

电动车用开关磁阻电机驱动系统转矩脉动优化设计

开关磁阻电机驱动系统的转矩脉动严重影响了电动汽车的性能。为了达到电动汽车用开关磁阻电机转矩脉动优化的目的,在Matlab/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真得到的转矩数据分析了开通角和关断角对转矩脉动的影响规律;以降低转矩脉动为目标,得到了电机转矩脉动最优化开通角以及最优化关断角与转速之间的关系;设计了基于开通角和关断角可随转速变化的优化控制器。通过优化前后对比分析表明,本文建立的优化控制器能有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动,为电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的优化提供一定的参考价值。