大气隙磁通切换无轴承永磁电机径向力绕组设计与比较

以大气隙磁通切换无轴承永磁电机为对象,研究基于反电动势矢量图的径向力绕组配置原则,并详细分析隔齿绕法和全齿绕法两种绕组形式。在径向力建模过程中,推导计及转矩电流影响的完整径向力模型,并利用有限元分析验证其正确性。从转矩特性、径向力特性和铜耗特性等方面比较隔齿绕法和全齿绕法绕组结构的性能差异,并对比忽略转矩电流前后径向力合力幅值和方向角的变化,研究转矩电流对径向力性能的影响,进而提出在保证稳定悬浮前提下最大可忽略转矩电流的理论计算方法。随后对两种绕组配置方式进行综合评价。结果表明,隔齿绕法绕组结构除径向力脉动性能外,其他各项性能均优于全齿绕法绕组结构。最后在一台采用隔齿绕法绕组结构的原理样机上实现稳定悬浮运行。

一种新型无轴承磁通切换电机原理及其实现

由于转子无永磁体、制造成本低,无轴承磁通切换电机在医疗卫生、生化反应等需要一次性抛弃或需要处理高温流体等应用场合具有独特优势。该文在分析了传统无轴承磁通切换电机的工作原理基础上,探究悬浮力与转子转角及气隙之间的关系,结果表明其悬浮力特性畸变严重,控制困难。针对该问题,文中研究了一种转子交错并列式的新型结构,理论分析表明该结构可有效消除悬浮力中大量的偶次谐波及直流分量,从而达到优化悬浮力、简化控制的目的。在此基础上,推导了悬浮力数学模型,并进行了有限元仿真对比分析,研究结果验证了该新型结构对悬浮力优化效果以及控制算法的正确性,且悬浮力与转矩之间具有较好的解耦控制效果。最后,研制了一台样机,对电机转矩相关性能进行了实验验证和分析,成功实现了稳定悬浮。

无轴承薄片电机位移刚度势能悬浮控制策略研究

首先建立了集中式绕组无轴承薄片永磁电机径向力数学模型。随后研究了无轴承电机悬浮系统位移环PID控制器的参数整定理论,并在其基础上分析了PID控制器应用于无轴承电机悬浮系统控制所存在的固有问题。为进一步改善悬浮控制性能,提出了位移刚度势能的悬浮控制算法,并通过理论推导表明该算法兼顾动态和稳态的性能。针对位移刚度势能悬浮控制算法中无法考虑转子所受径向负载力影响的不足,通过引入径向负载力观测器方式予以解决。最后,通过仿真和实验验证该控制算法的有效性。

两相无轴承电机开关损耗抑制算法

针对全桥功率拓扑以及传统SVPWM驱动算法在两相无轴承电机控制中存在的问题,本文研究采用两相三桥臂功率拓扑方案配合开关损耗抑制算法实现两相无轴承电机的驱动控制。首先,理论推导两相三桥臂功率变换器SVPWM算法。其次,在两相三桥臂SVPWM算法基础上,提出适合于高载频控制条件下的开关损耗抑制算法。第三,从开关器件工作损耗及相电流谐波含量等方面对传统SVPWM算法和开关损耗抑制算法进行对比。最后,在一台两相无轴承电机实验平台上验证所提开关损耗抑制算法的有效性。

轴带发电机高动态响应PWM整流器研究

为了提高船舶的轴带发电系统的鲁棒性,本文针对PWM整流器动态性能进行深入研究。首先根据系统环路的传递函数,分析传统PI控制下,负载和母线之间的波动关系,并基于此关系推导了PI参数的整定方法。分析结果表明,整定的PI参数在一定程度上可抑制母线电压波动,但存在不稳定区间。因此,在此基础上进一步引入了负载电流观测器的方案优化母线电压的动态性能,理论推导负载电流观测器结构并分析了其原理。最后本文通过仿真以及实验,验证了观测器的优化效果。