SOGI级联SFNF的高频注入无传感器电机控制方法

针对传统脉振高频电压注入法同时应用带通滤波器和低通滤波器导致相位偏移和位置估计误差大的问题,提出一种级联二阶广义积分器(SOGI)和单频陷波器(SFNF)的改进方法,实现位置误差信号的精确和实时提取。研究了脉振高频电压注入法位置观测闭环传递函数的幅频特性,利用SOGI的选频特性提取高频交轴响应电流,并利用SFNF的陷波特性滤除注入信号二次谐波,替代了传统误差信号提取环节中的带通滤波器和低通滤波器,参数整定简便,具备兼顾滤波精度和带宽的优势。搭建实验平台对传统误差信号提取策略和所提SOGI级联SFNF策略进行对比,实验结果表明,本文所提改进方法的响应速度和位置估计精度相比传统方法均有提高:在转速突变过程中转速估计误差降低5.9 r/min,转子位置误差降低0.11 rad;在突加负载时,转速估计误差降低3 r/min,转子位置误差降低0.08 rad,响应调节时间缩短42%,有效提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

卡尔曼滤波对BLDCM转速控制系统优化设计

本文介绍采用扩展卡尔曼滤波对直流无刷电动机、无速度传感器矢量控制系统进行实时估算转子位置和转速,内容主要涉及非线性离散系统卡尔曼滤波算法的数学模型和改进后的数学模型的建立,及其对转子位置和转速的估计。

基于PSO的GPC-PID的细纱机锭速控制算法

针对细纱机在卷绕过程中由于纱线张力波动较大而导致的断头问题,提出了粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法优化控制GPC-PID的锭子转速。首先,引入广义预测控制PID(GPC-PID)算法来控制锭子转速,并实时对PID进行参数整定,从而实时控制细纱机锭速。然后,引入PSO算法来提高GPC-PID的预测精度。最后,通过仿真实验,将常规的GPC-PID控制与PSO算法优化的GPC-PID控制进行比较。结果表明,锭子无刷直流电机在经PSO算法优化后的GPC-PID算法控制下,系统的快速性和稳定性都有一定提高,锭子的转速和转矩得到有效控制,纱线张力波动较小,降低了细纱卷绕过程中的断头率,证明了粒子群优化GPC-PID控制算法的优越性。

基于电流滞环控制的无刷直流电机多状态换相转矩脉动抑制方法

目前,关于无刷直流电机(BLDCM)控制方法的分析大多是在电动状态。但是,它也可能在发电状态下工作。对BLDCM转矩的控制一般通过对电机电流的控制来实现,而电流滞环控制可直接控制电机电流,获得较好的转矩控制品质。提出一种用于BLDCM电动状态和发电状态的电流滞环控制方法,不仅可以成功完成换相,还可以抑制换相区间的转矩波动。此外,还提出一种基于快速响应的滞环控制的新型转换控制方法,以同时进行换相和状态转换。

双凸极无刷直流发电机在开关磁阻发电方式下的工作特性

电励磁双凸极无刷直流发电机在开关磁阻发电方式下,电枢反应起增磁作用,利于减小励磁功率。借助有限元计算分析第1气隙和第2气隙的长度关系对电励磁双凸极无刷直流发电机开关磁阻发电方式下空载特性的影响。研究不同负载状态下,电机开关磁阻发电方式时的磁链变化特征和换相工作模态,得到换相重叠和电枢反应对发电机外特性的影响,揭示了大负载状态下电机电枢反应增磁作用使换相重叠角增大,从而使电机外特性变软的问题。2kW低速电励磁双凸极无刷直流发电机的实验结果验证了仿真分析的正确性,进而给出2.6MW大功率直驱风力发电机的设计实例,并通过有限元计算验证了该结论。

基于SG/Simulink无刷直流电机混合建模与仿真研究

System Generator(SG)为基于 FPGA 的硬件平台开发提供了便捷的设计方式和灵活的编程手段,Matlab/Simulik 是通用性的离线仿真工具,其模块化的建模方法具有高效、直观的特点。结合两者的优点,提出了 SG/Simulink 混合建模新方法,利用 SG 建立无刷直流电机(BLDCM)控制系统部分,Simulink 仿真 BLDCM 本体,通过 SG 中的 Gateway 模块,实现两者的无缝连接。仿真结果符合理论分析,证明了该方法的有效性和可行性。

负载电流反馈补偿法在双凸极无刷直流发电机数字调压器中的应用

分析了双凸极无刷直流发电系统突加、卸负载时的工作机理及滤波电容的影响,在此基础上提出了负载电流反馈补偿控制方法,以提高系统的动态性能。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,加入负载电流反馈补偿控制后,不仅电压恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态特性得到了明显的提高。该方法可推广应用到不同类型的直流发电机的数字调压控制中。

双凸极无刷直流发电机的非线性数学模型

用变网络等效磁路法建立电励磁双凸极发电机等效磁路模型。在考虑磁路饱和、电枢磁场和励磁磁场相互作用的基础上 ,给出了描述该发电机非线性电感的函数 ,函数值与转子位置、各相电枢电流和励磁电流有关。有限元法验证了该函数的计算结果具有很高精度。在基于电感数值解基础上建立了该无刷直流发电机负载时一个工作模态非线性数学模型 ,给出了描述该数学模型的微分方程。理论计算结果和样机实验结果对比验证了该模型的正确性 。

电励磁双凸极无刷直流发电机非线性PI调压技术的研究

针对12/8极电励磁式双凸极(EMDS)无刷直流发电机的非线性特性,提出了一种新的非线性PI调压控制方法,该算法中比例和积分参数随调压误差的变化而非线性变化。设计了以DSP为核心的数字调压器,利用实验离线辨识的方法建立发电机系统的数学模型,在此基础上设计了算法参数,与传统PI算法做了实验对比,结果表明其抗干扰能力比常规PI调节器强。为了进一步提高系统的动态性能,在非线性PI算法中加入了负载电流前馈补偿控制。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,采用具有负载电流前馈补偿的非线性PI控制后,发电机电压不仅恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态性能得到了明显的提高,而且具有高的稳态精度。

基于无刷直流电机的风力机转矩模拟

针对风力发电技术的研究受到自然条件制约的问题,该文提出了一种新的利用无刷直流电机来代替风力机的模拟方案,通过控制无刷电机直流侧电流的方式实现转矩控制,电流环采用径向基函数神经网络与PI调节相结合的控制策略。利用Matlab/Simulink建立系统仿真模型,并搭建了基于DSP控制的无刷直流电机+永磁发电机的硬件平台,仿真和试验结果都与理论转矩相吻合,并有效降低了无刷电机的转矩脉动。该方法控制简单、精度高,为实际模拟系统的设计提供了一种新的思路。

无轴承无刷直流电机的研究、应用及发展趋势

无轴承无刷直流电机是采用了无轴承技术的高性能无刷直流电机,它不仅具有无刷直流电机体积小、效率高、维护简便、调速性能好等特点,还兼备磁轴承无摩擦、无需润滑、洁净和寿命长等优点。该文首先介绍无轴承无刷直流电机悬浮力产生原理;其次针对国内外无轴承无刷直流电机已开展的研究工作,对其关键技术的研究现状进行归纳总结;然后阐述该电机在血液泵、飞轮储能等应用领域的研究;最后,为了提升无轴承无刷直流电机的性能,分析其现存的问题,展望无轴承无刷直流电机未来的发展趋势。

无刷直流发电机数字仿真模型

本文以三相电机为例，应用张量电网络法建立了无刷直流发电机的通用仿真模型。通过两次电网络的变换，可得到系统网络对应任意拓扑图的状态方程。并通过直接列回路电压方程验证了模型的正确性。

旋转整流器式无刷交、直流发电机谐波电枢反应研究

同步发电机带整流负载后 ,三相电枢绕组电流将出现谐波分量 ,其大小及成分与负载状况以及整流器的型式相关。发电机励磁绕组电流中也出现相应的谐波分量 ,即谐波电枢反应。谐波励磁电流形成的磁场在电枢绕组中感应谐波电势 ,发电机相电压波形产生畸变。对于航空无刷直流发电机 ,其主发及励磁机均为带整流器的同步发电机。主发的谐波电枢反应将耦合到励磁机 ,从而在励磁机的电枢及励磁绕组中 ,除自身谐波电枢反应引起的谐波分量外 ,还有新的谐波分量出现 ,其大小及频率与两级电机的极对数以及主发的工作状态有关。设置阻尼绕组可有效减小谐波电枢反应对磁极的影响。利用谐波电枢反应可实现励磁机、旋转整流器故障的监测与判断 ,也可用来判断未知无刷发电机中旋转整流器的型式和励磁机的极对数。本文可为无刷交、直流发电机的设计和维护提供理论依据。

一种新型风力发电机

现有的小型风力发电系统技术上已相当成熟,但其所用的发电机存在一些缺点与不足。文中提出一种新型风力发电机,对其设计做了论述,并通过对样机的实验,证明了方案的可行性。

无刷直流发电机软起动技术的研究

三级式无刷直流发电机由于存在一个大的直流滤波电容 ,在没有设置软起动功能时 ,建压过程中会产生电压过冲现象 ,会对无刷直流发电机的负载造成损害。深入地分析了产生电压过冲的原因 ;主发电机的开环时间常数会对建压过冲产生影响 ,而输出直流电压的上升速度也是一个重要因素。由于主发电机的开环时间常数由发电机的结构及运行状态决定 ,故软起动的主要方法在于限制输出直流电压的上升速度。数字电压调节器中 ,实现软起动的一种有效方法是将参考电压设置成由零至额定电压的一条固定斜率的直线。文章对有无软起动功能的情况进行了仿真 ,结果说明采用软起动后 ,建压过程得到了很大改善。另外 。

航空无刷同步电机起动发电系统电动运行励磁特性

对航空无刷同步电机起动发电系统电动运行的励磁特性进行了理论分析,提出了交直流混合励磁方案,建立了系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型。仿真结果表明,主发电机励磁电流平均值随励磁机励磁频率的升高而减小,且主发电机励磁电流脉动率随转速升高有唯一极小值点,该点可作为交直流励磁的切换点。

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。

电励磁双凸极发电机的非线性建模与空载特性仿真

提出了一种新的建模方法,即在电励磁双凸极电机电磁场有限元计算的基础上,利用M atlab对电励磁双凸极无刷直流发电机进行非线性建模与仿真;并导出了电励磁双凸极电机无刷直流发电系统考虑换相过程时的非线性仿真模型。最后,用提出的非线性建模和仿真计算方法,对一台三相12/8极电励磁双凸极无刷直流发电机的空载电势波形进行了仿真,进而计算出电机的空载电势。结果表明:空载电势和空载特性的仿真与实验结果一致性较好。

集电动和发电功能于一体的无刷直流电机控制

根据混合电动汽车的使用要求,研制出集电动和发电功能于一体的稀土永磁无刷直流电机。文中介绍了该无刷直流电机控制系统的构成特点和设计方法,给出了系统框图,并进行了有关原理分析,通过样机试验验证了设计的合理性。

汽车交错磁极无刷直流发电机的励磁电流计算

为准确计算励磁电流,采用有限元法分析了交错磁极(consequent-pole permanent magnet,CPPM)无刷直流发电机(brushless DC generator,BLDCG)电励磁磁场和永磁磁场的耦合特点,讨论了电枢电流换流过程及其对励磁电流的影响,在此基础上推导出考虑磁场耦合和换流过程的励磁电流表达式.实验结果表明:计及磁场耦合和电枢电流换流过程可以提高励磁电流计算的准确度.