风电变桨用直流串励电机开环稳态控制方法研究

风电变桨用直流串励电机开环控制研究很少,涉及开环稳态控制的方法更是寥寥无几。本文就直流串励电机闭环控制模型搭建、在反馈丢失时如何进行开环控制建模及开环控制方法建立、稳态控制方法建立进行论述,对提升风电变桨用直流串励电机稳定可靠运行、降低变桨系统故障小时数、提高风机安全性和经济效益具有极大价值。

串励直流电机操动机构驱动拓扑与控制策略研究

本研究采用串励直流电机作为电动操动机构,并给出了该电机的驱动电路,利用电力电子装置控制串励直流电机的转速、运行状态,取代传统的机械换向器,提高系统的效率。结果表明:H桥驱动电路能够实现串励直流电机四象限运行,且能够收集电机制动运行时的能量,提高系统效率。

单相交流串励电机无传感器转速测量方法

分析了电机无传感器测速方法,给出了采用STFT解决这一问题的具体方法,并与采用小波分析的方法进行了实验比较。从实验结果看,STFT计算时间短,精度高。

基于空载启动过程的串励电机参数辨识

介绍了电动机传统特性测试系统的缺点和近年来兴起的基于参数辨识方法的电机特性的综合测试方法,并且以串励电机为例对基于参数辨识技术的电机特性参数辨识方法进行了研究,从而提出了无耦合测试的思想:依据电机的空载起动过程,在电机完全空载的情况下施加驱动电压,通过对所采集的电流和电压信号进行处理不仅可以得到电机的输入输出输出特性,而且可以得到电机的特性参数。针对于电机特性的参数辨识,构造了测试原理,并且提出了适用于参数辨识的基于个体适应度阀值的遗传算法。在参数辨识的基础上,通过计算得到了单相串励电动机的各种特性,并将结果与由传统耦合测试方法得到的某些样机特性进行了对比实验,验证了特性的准确性和此测试方法的有效性。

基于MagNet的深槽串励电动机设计

串励电动机进行了深槽设计,利用MagNet电磁场仿真软件分析了电刷偏移角度、激磁绕组匝数和电枢总导体数对该电机转速和电流的影响,根据仿真结果确定了样机的电刷偏移角度、激磁绕组匝数和电枢总导体数,样机测试结果显示该设计满足设计指标。

改善串励电动机换向火花的设计方法

串励电动机的换向火花会给电机本身和周围环境带来不利影响。介绍了串励电动机换向火花的产生原因和危害,讨论了如何在电机设计上改善换向火花的方法,如增大定、转子安匝比,增大气隙长度或不均匀气隙,电枢线圈短距结构,换向器双钩结构,逆旋转方向偏移电刷,不同先、后导线圈匝数等。并用MagNet电磁场有限元软件仿真分析了这些改善串励电动机火花方法的效果,最后对一台550 W、9 500 r/min的样机进行测试验证了改善方法。

单相交流串励电机无耦合自动测试

分析了现有电机特性测试方法的不足,指出无耦合电机特性自动测试方法研究的必要性。在深入分析电机运行机理的基础上,综合运用现代数字信号处理、数值分析及最优化等技术,解决了电机无耦合自动测试技术的关键问题,给出了针对某厂生产的全系列单相交流串励电机的无耦合电机特性测试方法。实验表明,该方法测试时间短,精度高,效果较为理想。

单相串励电动机优化设计

针对单相串励电动机效率低的缺点,采用拟牛顿法对一台食物搅拌机用单相串励电动机进行了优化设计。首先给出了单相串励电动机的电压方程、功率方程及等效磁路,并得出了电机的极弧系数、匝比、极宽以及轭高等变量下的效率变化曲线,然后采用拟牛顿法对电机各参数进行优化设计,在满足约束条件的前提下,效率达到最大值。实测值与计算值的一致性验证了理论计算的准确性。

一种低成本四极串励电动机的设计与分析

针对串励电动机原材料价格不断上升的情况,提出一种低成本的四极串励电动机结构:只需两个激磁线圈,绕在定子空间相对两个磁极上,电枢采用叠绕组,两对电刷。在一款两极串励电动机定子的基础上进行四极设计,转子结构不变,利用MagNet有限元仿真软件,分析了四极串励电动机的磁场分布和负载运行性能,加工了四极串励电动机样机并进行负载试验,结果显示四极串励电动机可有效地降低成本,在额定负载下相比两极串励电动机有较高的转速,但温升较高。

变电流反馈的串励直流电动机调压调速控制方法

针对串励直流电动机在低压运行时易堵转和在高压下重载运行时会严重过载的缺陷,提出一种变电流反馈的串励直流电动机调压调速控制方法。在建立系统数学模型并将其线性化的基础上,分析给出确保系统稳定的设计约束条件。该控制方法的应用表明,串励电动机调速系统的低压驱动能力得到明显提高,并具备了过载保护,且正常运行时系统保持有串励直流电动机的软机械特性。

基于遗传算法实现单相串励电动机闭环调速

采用遗传算法进行PID参数整定,研究了一台食物搅拌机用单相串励电动机的起动和调速过程。首先利用MATLAB/Simulink软件建立了单相串励电机的数学模型。然后通过S-function将PID调速模块化,给出了通过定时器的控制产生符合要求的可控硅脉冲波形的方法。最后对用遗传算法整定的PID参数进行了闭环调速仿真,得到了从起动到变速的良好调速效果,并与实际电机运行参数进行比较,不仅验证了遗传算法的高效性,而且提高了系统的稳定性。

单相串励电动机换向过程的数值计算

针对换向状况恶劣的单相串励电动机,按照其实际换向结构,推导出换向片与碳刷的接触电导表达式;建立分时间段的元件换向电流的变系数微分方程组和各时间段交接处的边界值关系;就各种改善换向方法,依建立的数学模型进行换向过程数值计算,获得相应的元件换向电流波形和换向片与碳刷的接触电阻功耗曲线;通过对比分析数值计算结果,指出对改善单相串励电动机换向较为有效的措施。

基于神经网络PID控制的串励直流电动机调速系统

研究了采用PID控制器和ANN(人工神经网络)控制器相结合的直流斩波器(DC-DC降压转换器)驱动的串励直流电动机的调速系统,以期提高闭环控制的性能。该系统采用电流内环和PID-ANN转速外环双回路结构。当电枢电流低于设定值时,电流控制器允许PWM(脉冲宽度调制),PID-ANN的输出控制斩波器的占空比,从而控制电机的电枢电压,调节电机转速。构建了MATLAB/Simulink下的仿真模型,分析了在不同给定速度和不同负载转矩下系统的稳态性能和动态性能。结果表明,神经网络PID混合控制的DC斩波调速系统性能优于传统PID控制。

串励电动机调速系统的轻载降速控制方法

针对串励电动机调速系统存在的轻载转速高,空载时会产生"飞速"的缺陷,提出一种变转速负反馈系数的间接测速的串励电动机轻载降速控制方法。通过对系统的静态和线性化动态分析,给出了确保系统稳定的设计约束条件。应用表明,采用该控制方法能稳定有效地降低系统的轻载转速,而系统正常运行时仍保持具有串励电动机的特性。

单相串励电动机闭环调速控制器的设计与实现

介绍了单相串励电动机闭环调速控制器的硬件和程序设计,主要是以交流电过零时刻作为定时基准,对设定值和反馈值的偏差进行PID调节运算,根据其结果获得可控硅相应的触发时刻,从而改变电动机两端的电压,实现电动机的无级平滑调速。

串励电动机电枢并联支路的停车制动方法

串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联,常用的电磁制动方法是切换两绕组的连接端,电路复杂。依据电动机实现电磁制动的原理,提出一种只需在电路中增设一个功率开关管,制动时电枢并联支路的停车制动方法;分析了制动电路的特点、设定电路参数,并通过应用进行了验证。

单相交流串励电机调速系统设计

针对串励电机调速系统的连续性和稳定性问题,对单相交流串励电机控制电路、保护电路和驱动电路进行了研究,探索了一种通过控制IGBT管的通断来实现斩波式调压方法,提出了一种基于STM32 ARM Cortex-M3内核单片机的调速系统。该系统通过对单相交流串励电机速度的设定值和反馈值的偏差进行增量PID运算,根据PID运算结果计算PWM输出的占空比,来控制IGBT管的通断,从而改变加在单相交流串励电机交流正弦波的时间,达到改变串励电机两端电压的目的,实现串励电机的无级平滑调速。研究结果表明,该系统使用的IGBT管至少比传统系统的少3个,既节约成本又提高了系统的稳定性。

基于非平稳信号处理的交流串励电机无传感器测速

分析了根据交流串励电机空载起动电流波形获取转速的基本思路,给出了采用短时傅立叶变换(STFT)解决这一问题的具体方法,并与采用谱分析、小波分析等其它非平稳信号处理技术的方法进行了实验比较。从实验结果看,STFT计算时间短,精度高,效果较为理想。给出的基于非平稳信号处理技术的转速检测方法,经适当改变,同样适用于其它有刷电机。

单相串励电动机换向火花与运行特性研究

采用二维瞬态有限元法计算了一台单相串励电动机的火花因数、运行特性以及径向力。首先采用解析法和二维有限元法相结合的方法计算了电机的换向电流,并计算出火花因数以及对应的火花等级,结果与实际相符。接着计算了单相串励电动机的机械特性和工作特性。然后采用麦克斯韦张量法计算该电机在不同电刷位移角下的径向力。最后,样机的实测值与计算值一致,验证了计算结果的有效性。

单相串励电动机稳态和瞬态性能分析

分别采用等效磁路法和瞬态有限元法,分析与研究了一台食物搅拌机用单相串励电动机稳态性能和瞬态性能。首先给出了该电机等效电路和等效磁路,采用等效磁路法得出电机稳态性能参数。然后采用二维瞬态有限元法优化定子结构,得出电机输入电流、电磁转矩和输入功率等瞬态性能参数以及电机起动过程曲线。为精确获得铁耗,对铁耗进行分解,用二维瞬态有限元法计算得到各项铁耗,并与三维瞬态有限元法计算结果进行比较。最后对电机进行性能测试。电机实测结果与计算结果的一致性验证了计算结果的正确性。