基于变限幅结构的内埋式永磁同步电机转速动态优化控制策略

针对内埋式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)的转速动态性能优化展开研究,详细分析多种工况下的电流工作点轨迹及转速动态过程,揭示传统方法中存在的电流工作点轨迹偏移、转速超调、转矩波动等问题。针对这些问题,该文提出一种基于变限幅结构的转速动态优化控制策略,在转速环引入一个变限幅结构,并通过引入转速误差生成转矩控制信号,实现了转速、转矩的同步控制。该文提出的方法使转速误差呈指数收敛,不仅有效抑制了转速超调和转矩波动,还消除了传统方法中电流工作点轨迹的波动、偏移等问题,显著缩短了转速调节时间并提升了转速动态性能。最后,通过实验验证所提转速动态优化控制策略的有效性。

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好。

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。

基于遗传算法的内埋式永磁同步电机参数辨识方法

针对内埋式永磁同步电机的反凸极特性及传统参数辨识方法存在的缺陷,结合电机的数学模型提出了一种基于遗传算法的参数辨识方法,该方法能同时辨识定子电阻、d轴电感、q轴电感和永磁体磁链四个参数。该方法所用的信号均为可直接检测的状态变量,从而减少了其他干扰对电机参数辨识的影响,提高了参数辨识的准确性。仿真和实验结果表明,利用遗传算法进行参数辨识鲁棒性强、收敛性好,在不同的转速、不同的负载以及不同的控制策略下,四个待辨识参数也能够在较短的时间内收敛到真实值,具有较高的精度,同时也克服了一般遗传算法对辨识参数初始值要求高的缺点。

内埋式永磁同步电机驱动系统的弱磁控制

针对内埋式永磁同步电机(IPMSM)系统高频运行困难这一问题,提出了一种基于交轴电压的弱磁控制方法.该方法基于磁场定向控制,运用交轴电压控制直轴电流,将交轴电压的期望值与反馈值作差,计算得到弱磁电流误差信号,对其进行PI运算得到弱磁电流.由于在重负载时直流母线电压急剧下降,引入定子空间电压矢量的有效工作时间这一变量来闭环调节所得到弱磁电流,从而实现重负载情况下的弱磁控制.建立了内埋式永磁同步电机系统仿真模型,验证了算法的正确性.将所提出的弱磁控制方法应用变频空调压缩机控制系统中,开发了基于STM32F103R8T6 ARM的弱磁控制系统实验平台,实验验证该控制算法可显著提高IPMSM的弱磁转速范围.

地质力学模型试验中软弱结构面内埋式位移系统的研制与应用

在高拱坝坝肩稳定地质力学模型试验研究过程中,坝肩岩体内各软弱结构面的相对位移变化趋势是判定坝肩失稳及分析坝肩整体稳定安全度的重要参考依据。目前的量测仪器,如电阻应变片、表面位移计只能对坝体应变和坝肩抗力体表面位移进行量测,而对于坝肩岩体内软弱结构面的相对位移则难以获取。因此,针对上述问题,以电阻应变技术为基础,研制了用于获取结构面相对位移的内埋式位移系统,该系统由信号采集仪器、惠斯通电桥和位移传感器组成。在模型试验中,通过内埋式位移系统,获得加载过程中相应测点的应变变化过程,再由应变-位移关系曲线,即可得出位移值。结合锦屏一级高拱坝整体稳定地质力学模型试验,将该系统安装于需量测的坝肩软弱结构面上,获得了结构面在加载过程中的位移变化过程线,同时与大坝应变和坝肩表面位移监测成果进行对比分析,验证了内埋式位移系统的可行性,其测试成果可为判定坝与地基的整体稳定提供依据。

内埋式永磁交流发电机低电压调整率的条件分析

采用相量法分析了内埋式永磁交流发电机带纯电阻负载且考虑电枢电阻、电压调整率等于零及负值时所具备的条件,得到了相应的负载变化范围,总结了电压调整率随电机参数变化的规律.采用场路结合方法设计了一台低电压调整率的电机,利用有限元计算了负载场,得到了电枢反应电抗的饱和值和电压调整率.计算和测量结果证明了理论分析的正确性.这为设计额定负载时,其电压调整率低甚至为零的永磁交流发电机提供了依据和有效途径.

内埋式弹舱舱门气动载荷计算分析研究

采用中心有限体积法进行空间离散和四步Runge—Kutta显式推进方法进行时间推进数值求解了非定常欧拉方程;采用Delaunay方法生成内埋式弹舱舱盖打开时的非结构网格。数值模拟了内埋式轰炸机弹舱单开舱门在分别打开8°和45°时的复杂流场。通过对上述复杂流场的分析,发现作用于舱门的气动载荷具有使其趋向于关闭的特性,且有随打开角度的增大而减小的趋势。

基于龙伯格观测器的内埋式永磁同步电机无位置控制算法

针对使用高分辨率位置传感器会增加永磁同步电机系统的成本和体积,降低系统可靠性的问题,提出低分辨率霍尔启动的龙伯格观测器内埋式永磁同步电机无位置控制算法。先采用低分辨率位置信号启动电机,再用无位置控制算法观测电机转子角度和速度。仿真结果表明:1)该控制系统从霍尔位置算法到无位置控制算法过渡平滑,电流波形正弦性好,谐波少,噪声小;2)该控制系统工作效率高,在1 000~4 000 r·min^(-1)的调速范围内,系统工作效率高于80%;3)该控制系统成本低。

内埋式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对空调压缩机等无传感器内埋式永磁同步电机(IPMSM)变频调速的控制要求,研究了无传感器IPMSM转速及转子位置检测策略,提出了一种基于滑模观测器的IPMSM转速及转子位置检测方法。使用ST(意法半导体)的STM32F103型微控芯片设计了相应的观测器,并成功用于1.5 kW的IPMSM电机的无传感器矢量控制系统。该检测方法首先通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,再采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环(PLL),分别得到电机转速及转子位置信息,以此减小转速和转子位置的观测误差。基于Lyapunov稳定性定理分析了观测器的稳定性。最后由实验结果验证了此检测方法能够准确获得电机转速和转子位置的观测值,构成的IPMSM无传感器矢量控制系统稳态精度和动态性能良好,能够满足实际应用要求。

一种改进的内埋式永磁同步电机-脉动负载调速系统转子转速估算方法

在采用无速度传感器控制的内埋式永磁同步电机(IPMSM)驱动周期性脉动负载调速系统中,为了精确地估算转子转速的脉动,提出了一种改进的转子转速估算方法。驱动系统采用转子磁场定向矢量控制和基于模型参考自适应系统(MRAS)的转子位置估算作为其基本的控制策略。通过JMAG软件对电机进行电磁场分析,得到了基于有限元方法的变参数电机模型,进而确定了随电机相电流和转子位置变化的电机参数值,将这些变化的参数嵌入到模型参考自适应系统(MRAS)中以提高转速估算的精度。同时,本文对电机输出转矩还采用了前馈补偿策略以匹配周期性脉动负载来减小转速脉动。通过实验验证了所提出方法的可行性与有效性,实验结果表明,在脉动负载条件下该改进方法能够大幅降低转子实际转速与估算转速之间的误差。

基于CFD的内埋式通风口进气流量研究

新型内埋式通风口的进气流量用传统方式无法测量。应用计算流体力学软件Fluent,建立了内埋式通风口的三维计算模型;采用标准k-ε湍流模型,分析了飞行高度和飞行马赫数变化对内埋式通风口进气流量的影响规律。结果表明:①飞行马赫数一定时,高度越高,进气流量越少;通风口进气流速基本不变;内埋式通风口进气量与外界大气的密流成正比。②通风口进气流量随飞行马赫数的增大而增加,但跨声速飞行时进气流量增幅较大,亚声速和超声速飞行时进气流量增加缓慢。

内埋式永磁电机低速和静止时的无位置传感器控制

首先将内埋式永磁电机的数学模型转化为一种表贴式永磁电机模型的等效形式,在此基础上提出了一种静止和低速时的位置观测器。此方法采用高频的旋转矢量电压注入到电机的定子绕组中,通过对高频电流建立模型参考自适应的模型进行位置跟踪,从而取代通过电流滤波方法跟踪位置,该方法可以有效的区分正D轴和负D轴的位置。最后建立了此算法的仿真模型,仿真结果验证了方法的有效性。

某型飞机内埋式武器弹射系统优化研究

某隐形飞机内埋式武器在弹射过程中,系统质心变化、外流场剧烈扰动等可能会引起武器姿态偏离,导致机/弹碰撞,因此在弹射系统中设置了同步机构。为取得同步机构角度和长度最优值,通过动力学分析软件ADAMS对同步机构进行参数化建模,用OPTDES-SQP非线性二次规划算法对同步杆的角度和长度进行仿真研究。研究结果表明,同步机构最优值为A=91.13°,l11=l13=45.01mm,l9=3839.28mm,同步性能对A值变化最敏感,应以A值误差控制为主。

一种内埋式电容器用钛酸钡/环氧复合材料的研制

基于钛酸钡和丁腈橡胶的高介电常数特性,研制了一种可用于内埋式电容器的钛酸钡/环氧复合材料。以丁腈橡胶作为添加剂,用共混法制备钛酸钡/环氧复合材料,探讨了钛酸钡和丁腈橡胶含量对复合材料介电常数、介电损耗因子、体积电阻率及击穿电压等介电性能的影响。实验结果表明,丁腈橡胶可以提高钛酸钡/环氧复合材料的介电常数。在钛酸钡体积分数为40%时,通过添加15%的丁腈橡胶,复合材料的介电常数可从25提高到41,体积电阻率达1011Ω.m,击穿电压达8 kV/mm,而介电损耗因子仍小于0.02。为工业化低成本生产内埋式电容器材料提供了一种新的方法。

基于V/f驱动的内埋式永磁同步电机最大转矩电流比控制

提出一种适用于内埋式永磁同步电机V/f驱动系统的最大转矩电流比控制策略,通过增加稳态控制环,提升了系统的抗扰动能力;为使电机运行于最大转矩电流比控制模式,引入永磁同步电机瞬时无功功率跟踪最大转矩电流比模式下的给定无功功率,调整补偿驱动电压,减小了稳态时的系统损耗,保证了系统的高性能运行。同时所提方法还增大了电机恒转矩运行时的速度带宽,提高了系统的带载能力。仿真实验验证了所提方法的可实现性和有效性。

内埋式导弹武器安全分离地面试验关键技术

内埋式机载导弹武器在发射过程中需经历复杂发射控制过程,为验证内埋弹射发射安全分离技术,提供了一种地面验证试验方法,给出了试验设计方案,将试验划分为综合对接与地面分离验证两部分,设计了综合对接试验系统,给出了导弹模拟装置原理及组成;设计了地面分离验证系统,讨论了内埋武器舱遮挡导弹遥测信号问题解决办法及试验数据录取方法,设计了试验验证序号流程,为内埋弹射导弹武器发射过程地面验证提供一种技术手段。

三维内埋式弹舱流动特性及形状影响数值分析

采用多块结构化网格生成方法,基于三维雷诺平均N-S方程和SST k-ω湍流模型,模拟了三维内埋式弹舱的流动特性。通过改变弹舱各壁面的倾角及宽深比,分析其对弹舱流动特性的影响,并研究了前缘锯齿对气动特性的影响。计算结果表明,在适当范围内:增大弹舱后壁倾角、减小侧壁倾角、增大宽深比可以改善弹舱流动特性;舱门前缘增加锯齿,有明显的减阻效果。

一种低载波比下内埋式永磁同步电机离散龙贝格观测器

为了实现低载波比下内埋式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制,提出一种静止坐标系下离散域龙贝格观测器的设计方法。通过在静止坐标系建立基于扩展反电动势的离散域复矢量IPMSM模型,得到给定电压和检测电流之间精确的数学关系,并结合反电动势动态方程的精确离散形式构成全阶离散龙贝格观测器的数学模型。针对观测器包含虚轴极点的问题,采用离散域直线平移法设计反馈增益矩阵,保证观测器的稳定性和快速收敛性。在14kW永磁电机测试平台的实验结果验证该方法所设计的离散龙贝格观测器在低载波比条件下的可行性和有效性。

内埋式发射导弹折叠舵结构设计与分析研究

近年来内埋式发射导弹折叠舵得到了广泛关注和重点发展。本文主要对内埋式发射导弹折叠舵发展趋势及关键设计技术进行了综述。首先阐释了内埋式发射导弹采用折叠舵成为设计趋势,其次结合工程实例从工作环境角度指出折叠舵于大动压高负载条件下展开和锁紧、折叠舵于大载荷高热流条件下飞行两个发展趋势,最后从展开过程气动载荷设计、折展锁紧机构设计和舵面结构设计三个方面总结了关键设计技术及相关研究现状。