基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。

高转矩性能多相组永磁电机及其关键技术综述

多相组永磁电机具有转矩密度高、转矩脉动小、容错能力强的优点,在航空航天、舰船推进等高转矩性能应用场合得到广泛的关注。首先,该文探讨多相组永磁电机的绕组拓扑特点,分析其转矩性能提升机理,归纳转矩性能最优的相移角设计规律。其次,总结了近年来国内外学者在多相组永磁电机领域已开展的工作,重点围绕槽极配比、拓扑结构、相组间联结方式等关键技术进行介绍。然后,基于电流谐波注入和永磁体谐波注削技术,进一步阐述了提高多相组永磁电机转矩性能的方法。针对多相组永磁电机高可靠设计技术,从短路电流抑制、相间独立性提高、绕组余度提升的层面进行了整理和归纳。最后,对高转矩性能多相组永磁电机进行总结与展望。

交轴电流计算与电容储能反馈的双三相永磁同步发电机系统稳压控制

双三相永磁同步发电机(DTP-PMSG)具有容错率高、低压大功率等特点,适用于受输出电压、空间体积限制的高端装备领域。常规的母线电压控制方法在负载快速变化时,存在电压恢复时间长、电压波动大的缺点。该文提出基于交轴电流计算与电容储能反馈相结合的稳压控制策略。建立脉冲宽度调制(PWM)整流器能量和功率交换数学模型,推导交轴电流内环给定的计算表达式,设计电压外环并分析物理意义。该方法既能缩短电压恢复时间,又可以降低电压波动幅值。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

新型定子永磁式容错电机的工作原理和性能分析

为满足电机驱动系统在多种高可靠性领域的应用,提出一种新型的定子永磁式容错电机结构——双凸极容错(doubly salient fault tolerant,DSFT)电机。DSFT电机在结构上集中了开关磁阻电机和转子永磁式容错电机的特点,具有结构简单、可靠性高、功率密度高等优点。以一台四相8/10极DSFT电机为例,分析其结构特点、容错齿作用和运行原理。在此基础上,研究DSFT电机在正常和短路时的磁场特性,计算磁链、自感、互感等电磁特性,从理论上分析DSFT电机的容错性能。运用电路、磁路瞬态联合仿真的方法,建立DSFT电机驱动系统的场路耦合分析模型,分别对电机在正常和缺相运行状态下的转矩输出性能进行计算分析。研究结果表明,DSFT电机相与相间的独立性好,具有较强的带故障运行能力,适用于一些工作环境恶劣且要求高可靠性、高能量密度的场合。

新型直线伺服驱动加载实验教学平台

为引导学生掌握直线伺服驱动系统的运行特性,提出了新型直线伺服驱动加载实验教学平台,解决了传统直线伺服实验教学平台中加载难、测试精度低、动态性能差的弊端。基于该实验教学平台,开展了永磁直线伺服电机静态推力、动态推力、加速度以及突变负载的实验研究。该实验教学平台的研制,不仅丰富了电机类、电力拖动类课程的教学实验工作,又激发学生的学习兴趣,提升创新能力。

转子静态偏心开关磁阻电机径向力计算及补偿

推导了转子偏心时径向力计算模型,该模型考虑了磁饱和和边缘磁通,并与有限元计算结果进行了比较,验证了模型具有较高的实用价值.计算表明,转子偏心时径向力的大小与励磁电流和位置角的关系受磁饱和的影响呈非线性变化.偏心方向处气隙磁场饱和后,径向力会随着电流的增大而变小,当偏心反向处磁场亦饱和后,则转子受到的径向力合力趋近于0.针对转子偏心时作用在转轴上的较大径向力,提出了采用每极绕组独立控制,通过施加不对称电流法进行补偿,该方法理论上可使作用在转子上的不平衡力趋近于0.

模块化永磁电机的设计分析与实验

模块化永磁(MPM)电机是一种新型永磁无刷电机,具有功率密度高、容错性能好等优点,适合于高可靠性驱动领域的应用。本文介绍了MPM电机的结构特点,分析了容错机理,推导了电机参数设计方程,并以最大转矩密度为目标进行电机优化设计。运用有限元法和系统场路耦合法对所设计的MPM电机的电磁性能进行计算分析,制造了一台四相MPM实验样机,并对其进行了测试。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,本文的工作为MPM电机的运行控制建立了基础。

五相容错式磁通切换永磁电机的气隙磁场调制运行机理分析

从气隙磁场调制的角度分析五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机的运行机理。对10/18极、10/19极FT-FSPM电机永磁体和电枢电流单独作用下的气隙磁密进行解析计算,并运用有限元对其进行验证。磁场分别由永磁体和电枢绕组产生,当两者产生的气隙磁密的谐波次数以及旋转速度相等时,这些谐波才能称为有效工作波。在此基础上,用气隙磁场调制理论分析各次有效工作波产生的转矩占总平均转矩的比例。研究表明,五相FT-FSPM电机由一些工作波产生电磁转矩,这些工作波产生的转矩占总平均转矩的比例大于97%。实验验证解析计算和有限元仿真的合理性。

考虑运行工况的模块化双永磁游标电机多工作点优化设计

双永磁游标电机基于双向磁场调制效应原理运行,在转矩密度提高的同时,存在电机损耗较大的问题。采用传统以电机额定点为优化对象的优化方法,仅能提升额定工作点的性能,难以保证电机实际运行工况下多个工作点高效运行的需求。为此,该文提出考虑运行工况的电机多工作点优化方法,设计了低损耗模块化双永磁游标电机。采用K聚类法精确提炼代表工作点及其权重,为了使优化过程更加高效化,采用灵敏度分析法将变量分区定性优化减少设计空间,结合响应面法与具有高收敛性的基于变异算子的多目标差分进化算法确定高敏参数的全局最优解,从而实现运行工况下高效准确的电机参数优化。仿真与实验结果验证了设计方法的有效性。

基于DSP的全数字电机控制器的研究

以TI公司的TMS320F240为核心,搭建了一个面向交流电机的全数字化电机控制通用平台,并详细分析了系统的结构和软件设计特点,实验表明该系统硬件结构简单、实时性强、性价比高。

模块化磁通切换永磁直线电机的分析与控制

研究了一种人工心脏用圆筒型永磁直线电机,即模块化磁通切换永磁直线电机。对电机的结构和电磁性能进行了深入研究。建立了数学模型,在此基础上推导出了电机在负载突变和往复运动两种情况下的控制策略。利用场路耦合瞬态联合仿真方法,对电机推进系统的运动性能进行了仿真分析。将仿真结果和理论分析数据进行比较,验证了该控制策略的可行性。

基于DSP的全数字交流调速系统

随着全控型开关器件的发展,电压型逆变器已经得到广泛应用。对于电压型逆变器来说,需要解决的一个关键问题是如何根据给定的参考量发出PWM开关信号。为此提出了一种基于空间矢量PWM算法的全数字化交流调速系统;并详细分析了该系统的结构和软件设计特点,在TMS320F240上实现了SVPWM波的输出。

基于定时截尾法的开关磁阻电机驱动系统的可靠性分析

对开关磁阻电机驱动系统结构进行分析,得出开关磁阻电机及其控制系统的可靠性串联模型,并对其进行理论分析。在分析其故障模式基础上,应用定时截尾法进行样本计算,得出了开关磁阻电机在2 000 h工作的故障率。采用基于定时截尾法的开关磁阻电机驱动系统可靠性分析方法计算量较小,具有实际应用价值。

一种永磁容错电机短路故障的补偿控制

作为新一代多电/全电飞机的核心部件,电力作动系统必须具备很强的安全可靠性和容错性,高可靠性控制系统是当前该领域亟待解决的难题。本文提出了一种电力作动器用永磁容错电机短路故障容错控制策略。利用转矩等效原理,通过调整非故障相电流的幅值和相位,使故障前后电机输出的电磁转矩相等,以实现短路故障容错控制。分析了电机的工作原理,建立了数学模型,推导了补偿控制策略,运用场路耦合瞬态联合仿真方法,验证了容错控制策略的有效性。

“电气工程工具软件”课程的改革

本文结合电机类课程群建设的教学实践情况,介绍了"电气工程工具软件"课程教学改革情况,并对提升课程教学效果所起到的积极作用进行了趋势分析。师生的反馈以及教学实践中收到的良好效果表明,"电气工程工具软件"是辅助电机类课程群建设的一种新形式,有助于教学质量的提高,对学生学习兴趣和科研能力的培养起到积极作用,值得进一步完善和推广。

开关磁阻电机电磁场有限元计算

开关磁阻(Switched Reluctance,简称SR)电机具有结构简单、容错性好、可靠性高等优点,因此在水利水电等多种行业具有很好的应用前景。对SR电机的有限元方程进行了深入分析,在此基础上,采用有限元计算软件Ansoft对SR电机在正常运行状态下的电磁特性进行了仿真研究,得到了不同转子位置角下SR电机的磁力线和气隙磁密。转子偏心是SR电机的一种较常见现象,势必引起电机内的气隙磁场分布不均,从而使得电机的转子受到不平衡的径向力作用。因此,径向力计算是SR电机研究的重要内容之一,对转子偏心情况下气隙磁密分布的变化以及电磁场特性进行了计算。根据仿真结果,分析了SR电机运行的最佳区域,得到了在不同转子位置角下SR电机的电磁特性参数,为该种电机的设计和应用打下了基础。

新型数字化水泵变频调速系统的研制

开关磁阻电机调速系统是一种新型机电能量转换装置,具有结构简单坚固、成本低、高容错运行能力、低速高转矩能力和高温运行能力等突出优点。以TI公司的TMS320F2812 DSP为核心,运用光电编码其作为速度和位置传感器,采用霍尔传感器对电流进行采样,设计了全数字化水泵变频驱动系统,并在一台12/8极开关磁阻电机上得到了实现。实验表明该系统硬件结构简单、实时性强、性价比高,开关磁阻电机的运行性得到提高。该系统应用于水泵具有高可靠性,且可以有效节能。

五相容错式磁通切换永磁电机及其控制

提出一种具有奇数转子极的新型五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机。该电机结构通过引入容错齿设计,增强了各相之间的独立性,提高了电机容错性能。运用有限元方法,对所设计的10/19极FT-FSPM电机的磁场、气隙磁密、反电势及齿槽转矩等电磁性能进行计算,分析奇数转子极结构对反电势和齿槽转矩的影响。在此基础上,研究电机故障时的容错控制策略。运用电路、磁路瞬态联合仿真的方法,对电机的转矩进行计算,并设计加工了FT-FSPM实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于DSP的全数字矢量控制SVPWM变频调速系统

基于感应电机数学模型,提出了一种基于TMS320F240的全数字化矢量控制SVPWM交流调速系统,在对系统的总体设计方案作了分析的基础上,重点介绍了电流采样、速度检测、驱动保护以及控制系统软件设计。结果表明,该系统硬件结构简单、实时性强.

内嵌式永磁同步电动机弱磁控制分段线性化研究

在对内嵌式永磁同步电动机数学模型进行分析的基础上,详细研究了弱磁控制过程,提出了分段线性化的弱磁控制策略。根据电动机弱磁各阶段运行的特点,将弱磁控制分为三个区域,对每个区域分别线性化,得到了各区域工作点的直轴、交轴电流和控制方程。线性化后的弱磁控制策略节省了电动机工作点计算时间,提高了系统实时性能,可实现最大转矩输出。结果表明,分段线性化弱磁控制策略使内嵌式永磁同步电动机在宽调速范围内获得了更好的调速性能,电动机可控性和可靠性增强。