内插式永磁型无轴承电动机悬浮力模型及其关键参数萃取

为计及内插式永磁型无轴承电动机直交轴电感差异对悬浮运行的影响,实现转子凸极效应下的稳定悬浮运行控制,提出一种建立悬浮力精确模型及其关键参数萃取的新方法。该方法从内插式永磁型无轴承电动机运行原理出发,基于磁场能量方法,建立计及转子凸极影响和定、转子定位偏心的磁悬浮力解析模型。针对模型参数是悬浮力控制及电动机悬浮运行的关键,深入分析该模型中关键参数的获取机理,并通过有限元磁场分析方法实现可控悬浮力和单边磁拉力计算中的参数萃取。在此基础上采用所获取的参数建立内插式永磁型无轴承电动机的有效控制策略,悬浮运行的仿真结果验证参数萃取方法的正确性。

高速内置式永磁电动机转子系统的模态特性

针对含多组件的高速内置式永磁同步电动机转子结构等效弹性模量准确获取难度大,忽略轴承支承阻尼引起的模态分析误差大的问题,提出一种基于悬臂梁模型的等效弹性模量解析法,采用复数里卡蒂传递矩阵法建立考虑支承阻尼的转子系统动力学模型,分析了轴承支承特性和等效弹性模量对模态特性的影响,并进行了仿真和试验验证。结果表明:增加轴承刚度将增大转子系统的刚性临界转速并降低系统稳定裕度,增加轴承阻尼将减小刚性临界转速并增大系统稳定性;当转子系统阻尼比增加到0.4左右时,锥动刚性模态消失;等效弹性模量主要影响转子系统的弯曲模态,而对刚性模态几乎无影响。

基于扩充虚拟矢量的永磁同步电动机模型预测直接转矩控制

针对传统模型预测直接转矩控制策略存在的计算效率低、电压跳变过高、稳态特性较差等问题,提出一种改进模型预测直接转矩控制策略。为提升电动机的稳态特性,基于最近三矢量原则构建36个虚拟电压矢量,并结合无差拍原理调节虚拟电压矢量中冗余矢量的作用时间;为防止逆变器输出线电压跳变过高以对电动机产生不良影响,仅选取电压跳变不超过Udc/2的电压矢量作为备选电压矢量。同时,结合模型通过无差拍原理预测出参考电压矢量,选取与参考电压矢量位于同一扇区的电压矢量作为最终备选矢量集。实验结果证明了在额定工况下改进控制策略较传统控制策略的电磁转矩、定子磁链幅值误差和电流谐波畸变率分别减少了37.42%、32.00%和44.52%,程序执行时间减少了约11.52%。

无轴承永磁同步电动机径向力模型

将麦克斯韦张量法和磁路分析法相结合,提出了一种计算无轴承永磁同步电动机径向力的方法,建立了考虑转子偏心位移的径向力模型,利用有限元分析方法对表面贴装式无轴承永磁同步电动机进行仿真研究,结果表明,利用该模型能够获得较好的建模精度,验证了麦克斯韦张量法建模的正确性和可行性。

考虑转子磁场影响的无轴承永磁同步电动机悬浮力模型

在总结分析现有无轴承永磁同步电动机悬浮力研究基础上,针对转子受力的实际情况展开悬浮力的理论分析和数学建模研究。将转子磁场的影响计入悬浮力分析中,从而建立精确解耦的悬浮力数学模型,并利用工程电磁场有限元计算软件对一台表贴式无轴承永磁同步电动机的受力情况进行分析计算,验证了该数学模型的准确性和可靠性。

一种新型无轴承永磁电动机本体结构研究

通过对传统无轴承永磁电动机本体结构分析,针对其复杂的结构,分别从转子结构和定子结构进行优化,提出一种以永磁薄片式转子新型无轴承永磁电动机,并对工作原理及应用进行了分析。

无轴承永磁电动机悬浮力通用计算模型研究

介绍了无轴承永磁电动机的工作原理及转子磁悬浮原理,以一对极悬浮绕组的4极电动机为对象,研究并得到无轴承永磁电动机的电感模型,进而推导出悬浮力通用计算模型,并基于计算模型,给出了悬浮力计算实例。

无轴承永磁同步电动机的发展、应用和前景

介绍了无轴承电动机的基本原理 ,综述了无轴承电动机起源及无轴承永磁电动机研究现状 ,详细论述了无轴承永磁电动机在半导体工业、化工工业及生物工程等领域的应用特点和意义 。

无轴承永磁同步电动机的原理及实现

无轴承永磁同步电动机是将无轴承技术运用到永磁同步电动机上的新型无轴承电动机。本文阐述了永磁同步电动机无轴承技术的工作原理,设计和实现了该电动机基于 LF2407A 数字控制的硬件实验平台和软件系统。通过对整个无轴承永磁同步电动机系统的实验调试,成功实现了无轴承永磁同步电动机转轴的稳定悬浮。

一种新型混合转子结构无轴承电动机磁悬浮力的矢量控制

无轴承电机具有无机械磨损和噪声等优点,其转子旋转和悬浮的电磁转矩和磁悬浮力皆由电机本身产生。在对不同转子结构转矩和磁悬浮力进行有限元对比分析的基础上,该文提出了一种兼有永磁式和感应式转子共同优点的新型电机不仅能产生大的电磁转矩和磁悬浮力,而且提供了通过电流矢量定向实现悬浮力解耦控制的途径。基于数字信号处理器 DSP (TMS320C32)和复杂可编程逻辑芯片 CPLD(Xilinx),构建了混合转子无轴承电机的控制系统,实现了悬浮力矢量控制策略。试验结果表明该文所提出的新型无轴承电机的设计与控制策略是可行的。

基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制

提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机(IPMSM)无传感器控制策略,拟用于永磁无轴承电机地无位置/速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势(Extended EMF,EEMF),以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置;基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性;采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。

无轴承永磁同步电动机的独立控制研究

传统无轴承永磁同步电机的控制方案由于悬浮绕组的控制必须获得转矩绕组传递的气隙磁场幅值和相位信息,使得转矩绕组和悬浮绕组的控制策略受到相互制约。文中采用传统的电压-电流模型方法辨识出所需的转矩绕组气隙磁链,使电机的电磁转矩和悬浮力控制实现独立控制,从而极大的提高了无轴承永磁同步电动机在超高速领域的实用性。实验结果表明该独立控制方法能较好地满足电机径向悬浮的稳、动态性能要求。

新型筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场解析分析

提出一种新的轴向充磁永磁结构的筒型永磁动圈式直线电动机。该电机可直接用于电液比例阀作为控制执行装置,导出了该种直线电动机气隙磁场的解析计算公式,通过将算例与有限元软件的计算结果相比较,证实了解析公式的正确性。在此基础上,本文给出的电磁力及相关电磁设计主要参数的计算公式适用于该电动机的设计和研制。

电流型多相永磁同步电动机调速系统建模与仿真

为了研究多相梯形波永磁同步电动机的调速性能,基于Y-Y移30°电角度的六相TPMSM建立数学模型,在Simulink仿真环境下设计了TPMSM的电流型自控频率式调速系统。仿真结果表明,在双闭环PI控制下,自控频率式调速系统响应迅速、稳态性能好;同时,也证明了所建立的TPMSM模型的合理性和有效性,为多相TPMSM控制系统设计和调试提供了较好的方法和思路。

无轴承永磁同步电动机悬浮力的前馈解耦控制方法

对于具有多变量、非线性、强耦合的无轴承永磁同步电动机悬浮与调速系统,实现电机两悬浮力分量之间以及悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是提高其系统性能的关键。建立了无轴承永磁同步电动机耦合的悬浮力模型,提出了一种前馈解耦方法,设计了前馈解耦控制器,将之串接于悬浮子系统中,实现了上述多变量之间的完全解耦,进行了控制系统的仿真研究。仿真结果证实了控制方案的可行性,控制系统具有优良的动、静态调节性能。

永磁同步电动机参考模型逆线性二次型最优电流控制调速系统

提出永磁同步电动机参考模型逆线性二次型(MR-ILQ)最优电流控制调速系统的结构、数学模型,设计最优电流控制调速系统的控制器,分析系统的稳定性和跟踪性能。绘制了MR-ILQ最优电流控制系统的根轨迹,给出保证系统电流控制最优性的增益调整参数的条件和保证系统实现电流准确跟踪的误差调整补偿器的取值规律。以内埋式永磁同步电动机为例。对系统进行了仿真研究,结果表明:系统对参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,可以实现高精度的电流控制和速度控制;MR-ILQ最优电流控制调速系统的鲁棒性远远优于比例积分PI电流控制调速系统;给出的MR-ILQ最优电流控制增益调整参数和误差调整补偿器的理论确定方法与仿真试验相吻合。

无轴承永磁薄片电动机泵原理及控制系统设计

针对驱动离心泵的无轴承永磁薄片电动机,基于薄片转子悬浮原理设计了该电动机驱动离心泵样机,阐述了其工作原理,给出了电磁转矩和径向悬浮力数学模型,并采用数字信号处理器TMS320F2812 DSP设计了数字控制系统硬件,开发了控制系统软件.为使控制系统调试方便,结合系统控制要求设计了人机交互控制界面对数字控制系统进行实时控制与系统重要参数的在线调试,并进行了无轴承永磁薄片电动机薄片转子径向悬浮和运转试验.试验结果表明:通过人机交互控制界面实时在线调试可快速、便捷地确定控制系统参数使数字系统达到预定目标,满足对系统的控制要求,所设计的4 kW无轴承永磁薄片电动机驱动离心泵及数字控制系统空载情况下,薄片转子转速在0～2 000 r/min范围内连续可调并能够迅速达到稳定,转子质心在平衡位置(2 000,2 000)附近振动且沿径向的偏心位移振动幅值小于80μm,系统具有优良的动、静态性能.

密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明:使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r/min,转子轴心在平衡位置中心(0,0)附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.

磁路饱和对无轴承永磁电动机悬浮力的影响

无轴承永磁电动机磁路饱和趋势较传统电机严重,对径向悬浮力有较大影响。运用有限元数值计算方法,对一台无轴承永磁电动机在不同磁路饱和状态下的径向悬浮力进行分析计算,得出径向悬浮力随悬浮绕组电流变化规律受磁路饱和的影响关系,其结论为描述无轴承永磁电动机非线性模型奠定了基础,对电机的优化设计和提高悬浮力控制精度有较好的指导意义。

增安型稀土永磁同步电动机t_E时间的研究

针对增安型稀土永磁同步电动机的关键防爆参数tE,在综合考虑了集肤效应和散热因素等的基础上,提出REPMSM转子tE的理论计算,并对一台增安型REPMSM-RSMAg250-6进行计算,计算结果与试验结果接近,验证了该计算方法的正确性。