Six-step Voltage Control of PM Brushless AC Motors under High Speed Flux-weakening Operation for EV/HEV Applications

The torque-speed characteristics of brushless motor having an interior permanent magnet rotor and a sinusoidal back-emf waveform are compared experimentally when it is operated in brushless AC(BLAC) mode and brushless DC (BLDC) modes with both 2-phase,120° conduction(BLDC-120) and 3-phase,180° conduction(BLDC-180).Particular emphasis is on high-speed,six-step voltage controlled,flux-weakening operation.It is shown that for EV/HEV applications,even for interior PM brushless motors which have sinusoidal back-emf waveforms,in order to achieve maximum torque per ampere capability over wide operation speed range,it is advantageous to employ a hybrid operation mode-BLAC operation in the constant torque region and six-step voltage control(BLDC-180 operation,together with current phase control) in the flux-weakening region.

经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法对脑卒中上肢和手功能的闭环康复疗效分析

目的探究经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法对脑卒中患者上肢和手功能康复的疗效。方法选取2021年1月—2023年4月上海市静安区北部地区医疗服务共同体成员单位脑卒中患者80例随机分为试验组(n=40)和对照组(n=40)。两组患者均接受常规康复,试验组在此基础上接受基于“闭环康复”的经皮穴位电刺激联合阶梯式运动想象疗法,而对照组则接受经皮穴位电刺激治疗和注意力无效对照干预,总共干预4周。分别于治疗前后对两组患者进行Fugl-Meyer上肢运动功能评定量表(Fugl-Meyer assessment-upper extremities,FMA-UE)、积木盒障碍测试(boxing and blocking test,BBT)、改良Ashworth评分(modified Ashworth scale,MAS)和改良Barthel指数(modified Barthel index,MBI)的评定,并采用手心理旋转测试评价患者干预前的运动想象能力。结果试验组和对照组分别有35名和36名患者完成研究的所有干预和评定。治疗后两组FMA-UE、BBT、MBI评分均显著改善(t>3.545,P<0.001),试验组FMA-UE总分和近、远端子项目评分均显著优于对照组(t>2.187,P<0.05)。相关性分析显示试验组患者FMA-UE的远端子项目评分变化值与治疗前心理旋转反应时间呈负相关(r=-0.676,P<0.001)。结论经皮穴位电刺激治疗联合阶梯式运动想象疗法可有效改善脑卒中的上肢和手运动功能,其疗效与患者的基线运动想象能力有关。

基于COMSOL分析步进电动机故障的电流和磁场变化规律研究

步进电动机是电力系统稳定运行的关键设备之一,当步进电动机在运行过程中出现故障,将直接导致电力系统的停运,给电力企业带来经济损失,需要对步进电动机内部故障原因进行研究。通过COMSOL有限元分析及建模的方式,对步进电动机的失步故障和开路故障所引起的电场和磁场的变化展开了研究,分析了在5种不同频率下失步故障和开路故障所引起的电场和磁场的变化规律,以提高对步进电动机故障诊断的效率。

抑制汽车EPS-PMSM谐波电流的可变阶跃函数补偿方法

针对三相逆变器死区时间与导通压降引起汽车电动助力转向永磁同步电机低转速下的谐波电流,提出了对α及β轴电压进行可变阶跃函数补偿的方法。为降低补偿电压摄动,保证谐波电流的抑制效果,通过电流平均法获得准确的三相电流极性。为提高输出波形质量,消除电机低速轻载工况下零电流钳位现象,提出利用可变梯形函数进行α轴及β轴电压补偿。对未补偿、传统平均电压补偿和可变阶跃函数补偿下的EPS-PMSM谐波电流进行数值仿真评估。结果表明:在电机低速轻载工况下,相较传统平均电压补偿法,可变阶跃函数补偿法将电流总谐波失真率再降低约23.42%,并消除了零电流钳位现象。

基于转子分段斜极的电动汽车用永磁容错转向电机齿槽转矩优化

永磁容错电机因其良好的容错性能成为目前电动汽车电动助力转向系统转向电机发展的焦点之一,但因为永磁电机存在固有的齿槽转矩,会引起电机的转矩波动,影响电机控制精度和运行稳定性,因此采取有效方法削弱电机的齿槽转矩对提高汽车安全性具有重要意义。本文通过转子分段斜极的方法削弱了半内嵌式永磁容错转向电机的齿槽转矩谐波,同时选取所推导的转子分段斜极的最佳斜极角度,使采用转子分段斜极削弱齿槽转矩的效果达到最佳。本文使用Ansys Maxwell搭建仿真模型进行有限元分析并通过实验进行验证,结果表明采用转子分段斜极并选取最佳斜极角度后半内嵌式永磁容错转向电机的齿槽转矩大大削弱,同时电机的线反电势、电磁转矩等性能均得到改善。

步进式电弧螺柱焊枪及控制系统的研究

在深入研究电弧螺柱焊过程及传统电弧螺柱焊枪的基础上,提出了一种全新的设计思想,以此研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统.焊枪的机械结构部分以步进电机为动力机构,以螺旋传动装置为运动机构主体,实现了电弧螺柱焊所需的螺柱运动过程;控制系统以MCS-51单片机为主控元件,实现了对焊枪及焊接过程的控制.螺柱提起高度、送下深度、提起和送下速度等焊接参数的设定由程序控制,减少了人工调整的随机误差;同传统电弧螺柱焊枪相比,此焊枪的参数调节具有相互独立的特性,送下深度可以在更大范围内调整.

关于更精确的电压稳定极限描述中所需模型与方法的研究

讨论了在获得更精确的电压稳定极限描述的工作中所需的一些模型和方法; 在一个 2 节点系统上应用了分岔方法以及“两步法”以后,又提出了感应电动机负荷模型的第一个特殊性:由其滞转导致的 SNB 点往往出现在 Fold 分岔点之前,SNB 与 Fold 总的来说是不重合的。以上结论从系统的解析式上也得到了证明。然后,本文分析了 CPF 方法,分岔方法以及“两步法”之间的关系。将上述方法进一步应用到 9 节点系统中,给出了感应电动机负荷模型的第二个特殊性:并不是所有由其滞转引发的 SNB 都会导致系统的电压失稳,系统在这些 SNB 点的行为还取决于系统运行的具体条件,SNB 点的性质可以通过分岔曲线或者是“两步法”之后的时域仿真来确定。最后在一个 1000 节点系统中验证了感应电动机负荷对于大系统更精确描述电压稳定极限的重要性以及此时“两步法”的有效性。

无菌袋装机中薄膜自动纠偏装置及控制系统

包装膜输送时的走偏,是影响无菌包装机的生产率及性能的重要因素。由于薄膜走偏是随机的,必须进行自动检测及控制。本文设计了一种能自动纠偏的装置,并分析讨论了用PLC对纠偏装置进行控制的原理及编程方法。

水轮机步进式微机调速器应用研究

以工业控制级单片机 80C552 为核心，开发出集测频、调速、调功、开停机操作、故障诊断及与上位机通讯等功能于一体的双微机型电气调节器，并与抗油污能力强、定位精度高、漏油量小的步进电机式引导阀及机械液压随动装置相配接，构成了水轮机步进式微机调速器．试验结果表明，该调速器具有良好的静、动态性能，各项性能指标均达到或优于国标 GB／T96521—1997 的要求．

步进式水轮机微机调速器的设计与实现

以工业控制级单片机 80 C552为核心 ,开发出集测频、调速、调功、开停机操作、故障诊断及与上位机通讯等功能于一体的双微机型电气调节器 ,并与抗油污能力强、定位精度高、漏油量小的步进电机式引导阀及机械液压随动装置相配接 ,构成了一种新型调速器 :步进式水轮机微机调速器。试验结果表明 ,该调速器具有良好的静、动态性能和很高的可靠性 ,各项性能指标均达到了国标 GB/ T9652 .1— 1 997的要求。

水流量装置电动换向器研究

为提高换向器的性能和减小不确定度,在分析换向器结构、换向过程、不确定度影响因素的基础上,提出了一种步进电机直接驱动分水器旋转换向的电动换向器结构,利用PCI板卡控制其旋转换向动作,在不同流量点可采用不同速度,具有较好的正反行程的对称性.研究了换向器的控制策略,设计搭建了多口径的换向器测试平台,进行了DN50,DN80口径换向器的行程差法实验测试.实验数据表明,电动换向器的不确定度可达到0.0012%的水平.这种结构降低了运行时的噪声,提高了不确定度的水平,进而可以降低液体流量标准装置的整体不确定度.

基于大脑情感学习模型的步进电机控制系统

为了优化两相混合式步进电机的速度控制,研究了步进电机强耦合磁场和时变参数对闭环控制系统的影响。依据步进电机运行原理和绕组反电势与转子位置的关系,提出了一种基于大脑情感学习模型的智能控制方法。该方法不依赖于被控对象的动态数学模型,因此避免了步进电机时变参数对模型准确性的影响。将该方法与常见的PID控制进行对比,结果表明:该方法能够更好地抑制运动过程中的抖动,加快电机的响应速度,提高速度跟踪精度,适用于对响应速度、精度和稳定性要求较高的场合。

国产造纸机用中高精度定量阀的研制

针对目前国内造纸机所使用的国外高精度定量阀价格高,国内定量阀精度低、难以满足定量控制要求的现状,在研究国外产品技术优点的基础上研发了中高精度定量阀。详细阐述了执行器和控制器的结构设计。研发的定量阀经测试具有4000步精度,该定量阀已在浙江富阳某造纸机上应用,取得了良好的控制效果和经济效益。

电弧螺柱焊中实现螺柱的低速送进

螺柱送进速度是电弧螺柱焊中的一个重要参数。基于对工程中广泛应用的电磁式螺柱焊枪工作原理的深入分析,提出螺柱低速送进的同时提供足够的挤压力可以实现电弧螺柱焊接,研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统。作为实现螺柱低速送进的焊枪,其动力机构为步进电机,螺旋传动装置为运动机构主体,保证螺柱低速送进时对接头处金属具有足够的挤压力。试验结果表明,采用步进式电弧螺柱焊枪,螺柱低速送进可以完成电弧螺柱焊过程;弯曲试验结果表明螺柱焊接头能满足使用要求。

15kW开关磁阻电机调速系统仿真与测试

开关磁阻电机因结构简单、成本低等特点而具有代替电力驱动系统中现有电机的潜力。介绍了开关磁阻电机的结构与运行原理,在Simulink中对电机的转速响应、转矩响应进行仿真。搭建电机测试台架,对15 k W电机进行了静态和动态的试验,得到测试电机的特性测试曲线及效率。仿真与试验结果表明,测试电机对转速、转矩响应性能优秀,效率最高达到88%,同时开关磁阻电机在低转速下转矩波动大。仿真模型真实反映了开关磁阻电机调速系统,具有一定的实际指导意义。

可控扭矩电动扳手的设计

研制了一种采用步进电机和行星齿轮机构传动的可控扭矩电动扳手 ,介绍了电动扳手的设计原理、参数计算以及传感器静态特性分析。

兰渝铁路西秦岭隧道TBM步进技术

根据西秦岭隧道钻爆法与TBM掘进法施工相结合的实际情况,提出TBM经过钻爆施工段的步进方案。通过介绍油缸推进、弧形滑道步进与电机驱动、整体托架步进这2种步进方法的技术特点、控制重点和详细的施工方法并对各自的优缺点进行比较,最终选择油缸推进、弧形滑道步进施工方案。

精密电火花加工机床四轴三联动数控系统的研制

论述了精密电火花加工机床数控系统软、硬件的设计。该系统以一台 ４８６ 系统机为主机和４ 片 ８０３１ 单片机为从机组成主从式控制系统实现四轴三联动功能， 并采用步进电机细分驱动技术，在电火花机床上实现了小于 ０．１μｍ 的脉冲进给。该机床还具有多种摇动功能， 可修光或加工锥面和球面。因而可用于各种难加工零件的精密电火花加工。

基于单片机的节能灯自动注汞机控制系统

在节能灯生产的注汞工艺过程中,如能对注汞动作进行自动控制,就可以精确控制汞含量,减少汞污染,提高节能灯质量和生产效率。为此,设计了以单片机为主控制器,以步进电机为驱动器,采用程序查询式控制方式,实现了注汞量、注汞时间、注汞速度的调节。生产与试验表明,系统运行可靠,智能化程度高,极大地减轻了汞对环境和操作工人的危害。

一种电动执行器控制系统设计与应用

针对电动执行器的速度、位置控制问题,提出了一种基于数字信号处理器TMS320F2812的电动执行器控制系统。硬件方面,基于专用控制芯片PMM8713PT设计了步进电机驱动电路;结合CAN控制器SJA1000和驱动器82C250设计了CAN总线电路;利用霍尔传感器和光电编码器实现了电机速度、位置的检测。软件方面,介绍了控制系统主程序,提出了一种基于积分分离PID算法的步进电机速度和位置控制方法。以电动执行器轨迹跟踪为例,展开应用研究。实际轨迹和给定轨迹基本吻合,实验结果验证了所述基于DSP的电动执行器控制系统的可行性和有效性。