爪极永磁同步电动机脉动转矩的计算

脉动转矩的准确计算是爪极永磁同步电动机优化设计的基本前提之一 .在电机内磁场三维有限元数值分析的基础上 ,采用虚位移和麦克斯韦张量两种不同的方法计算了电机的脉动转矩 .计算数据和实验结果符合得较好 ,证实了磁场分析方法的正确性 .

SPWM型逆变器驱动感应电机电压谐波分析和脉动转矩仿真

文章在SPWM型逆变器驱动感应电机仿真的基础上,分析了输出电压谐波分布的特点和幅值的变化规律。并对变频器供电下感应电机输出转矩进行了研究,得出了转矩脉动频率和谐波之间的关系。结果表明基于SPWM供电会产生较大的转矩脉动,影响电机运行性能。

低脉动转矩的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

介绍了永磁同步电动机直接转矩控制基本控制理论,对永磁同步电动机直接转矩控制做了探讨与研究。提出了采用零矢量的新型控制方案,降低了永磁同步电动机转矩的脉动。在理论分析的基础上利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果证实该控制方法的可行性,系统具有良好的动态性能。

单相永磁同步电动机变频调速的脉动转矩研究

在对称变换的基础上,从耦合电路的观点导出了单相永磁同步电动机负序磁场产生的脉动转矩的一般公式,进一步研究了负序电流与电源频率的关系,得出了一些有益的结论,为采用变频调速的压缩机电机及其控制电路的设计奠定了基础。

异步起动永磁同步电动机启动转矩的测定

异步起动永磁同步电动机的转子永磁体产生的静止磁场与定子绕组产生的旋转磁场相互作用而产生脉动转矩,导致电机堵转时,转子产生震荡对电机起动的影响很大。据此情况,详细介绍了起动过程中的转矩、堵转时的转矩以及堵转转矩的测量,为堵转转矩的精准测量提供了一定的参考依据。

EPS永磁无刷直流电动机齿槽脉动转矩抑制方法

分析了一种有效降低永磁无刷直流电动机脉动转矩的全新转子结构,并试制了一台12V电动助力转向(EPS)永磁无刷直流电动机,通过对比实验验证了这种方法可以有效降低由齿槽效应引起的无刷直流电动机转矩脉动。

永磁无刷直流电动机换相脉动转矩及抑制方法

通过分析永磁无刷直流电动机的换相过程,得到了电动机绕组电流换相产生的脉动转矩表达式。为了验证理论分析的正确性,首先对电流换相产生的脉动转矩及相关特性进行了仿真,然后采用永磁旋转角加速度传感器对电动机轴上的脉动转矩进行了实际测量,验证了电机输出转矩中的脉动转矩分量的客观存在性及相关特性。针对脉动转矩,提出了一种基于峰谷互补的抑制方法,并建立了对应的实验平台开展了实验研究,理论分析和实验测量取得了一致的结果,从而证明了该抑制方法的正确性。

永磁无刷直流电动机位置传感器精度对脉动转矩抑制效果的影响研究

采用峰谷互补方法对永磁无刷直流电动机的脉动转矩进行抑制时,2台电机脉动转矩波形的对称性和正弦性与抑制效果密切相关,而位置传感器的精度直接影响电机脉动转矩的波形特性。基于此,首先通过实验测定了2种位置传感器在电机运行时其输出信号的相位差、占空比和响应速度,并进行了分析。然后搭建实验平台测定了电机在2种位置传感器工况下脉动转矩的对称性和正弦性。最后,对比了2种位置传感器运行时电机脉动转矩的抑制效果,结果表明在光栅位置传感器工况运行时电机脉动转矩的抑制效果约提升30%。

永磁无刷直流电动机低脉动转矩研究

针对永磁无刷直流电动机在运行过程中存在明显脉动转矩的问题,研究了一种新结构低脉动转矩永磁无刷直流电动机。首先对普通永磁无刷直流电动机在电流换相、极弧系数小于1和电枢反应等3种因素下的脉动转矩进行了物理解析;然后以脉动转矩的变化规律为切入点,提出一种通过电机本体产生2个幅值相同、频率相同、相位互差180°电角度的脉动转矩,实现脉动转矩峰谷互补的抑制策略,并通过理论分析找到了脉动转矩峰谷互补的实现方法;最后研制了低脉动永磁无刷直流电动机及控制器,通过实验验证了脉动转矩抑制的有效性,与普通永磁无刷直流电动机相比,实验结果表明可以减少约70%的脉动转矩。

永磁电机不平衡磁拉力及脉动转矩相位调谐分析

为了揭示永磁电机的电磁激励规律,根据该电机的机械及电磁对称性,采用叠加方法研究了槽极组合对不平衡磁拉力及脉动转矩的影响,揭示了槽极组合与径向及切向磁拉力之间的刚体相位调谐规律,澄清了现有文献结论之间的分歧.解析结果表明:最大公因子大于1的槽极组合可有效抑制径向磁拉力.有限元仿真结果证明了理论分析的正确性.该研究提供了一种可有效预测和抑制磁致振动的相位调谐方法,同时为该类电机的动态设计提供了依据.

双并列转子永磁同步电机转矩脉动产生机理及抑制

双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明了N-S型转子结构的优越性。在此基础上,开展了转矩脉动产生机理研究,按照影响因素不同,逐次分析了齿槽效应、端部效应、永磁齿轮效应以及绕组参数不对称对电机转矩脉动的作用机理,构建了各个转矩分量的解析表达式。通过有限元模型,验证了理论分析的正确性。针对产生转矩脉动的不同分量,提出了相应的抑制方法,其中抑制空载转矩可以通过优化电机的结构参数来实现,抑制纹波转矩可以通过优化绕组位置分布来实现。搭建样机实验平台,验证了分析模型的准确性。

非理想运行条件下双馈感应发电机转矩脉动抑制方法综述

在非正弦和不平衡运行条件下,双馈感应发电机会面临显著的转矩脉动问题,严重威胁系统的安全稳定运行,因此有必要采取转矩脉动抑制措施。近些年,诸多学者针对该问题进行了广泛研究,并取得了一系列的科研成果,但鲜有对其进行总结归纳的文献。为此,该文首先介绍了双馈感应发电机系统结构,分析了非正弦和不平衡运行条件下转矩脉动成因,并明确了转矩脉动抑制的主要目标。其次,从硬件结构改进法和控制策略改进法两方面对现有技术方案进行归类总结,并从七个维度进行综合对比分析。最后,从软硬件协同抑制、参数鲁棒性提升、谐波损耗抑制和故障穿越四个方面对双馈感应发电机转矩脉动抑制方法的未来发展趋势进行了展望。

基于回馈升压逆变器的无刷直流电机宽速度范围转矩脉动抑制

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间时,由于换相时所需的母线电压小于直流侧电源电压,因此通过脉宽调制便足以实现电机的平滑换相;而在更高速的情况下为实现快速换相并有效抑制换相转矩脉动,可在换相期间利用所提拓扑提升母线电压,其中额外补偿的能量均来自非换相期间电机的回馈。最后通过相应的Matlab仿真和DSP驱动实验验证了所提控制技术的可行性和有效性。

一种开关磁阻电机转矩分配优化控制策略

针对开关磁阻电机存在转矩脉动较大的问题,通过对传统余弦型转矩分配函数进行改进,提出一种开关磁阻电机补偿型余弦转矩分配优化控制策略。根据实际总转矩与期望转矩的稳态偏差,引入傅里叶逼近曲线,对分配转矩进行补偿,并采用双关断角的功率变换电路驱动控制,进行零电压续流,提高实际转矩对分配转矩的跟踪能力。为获得更好的控制性能,进一步采用遗传算法,以降低转矩脉动和铜损为目标,对控制参数进行了全局寻优。以1台四相8/6极开关磁阻电机为控制对象进行建模仿真,来验证所提策略的有效性。结果表明:与传统余弦型转矩分配控制相比,所提改进控制策略提升了电机在不同转速下的性能,转矩脉动降低最高达68.89%,均方根电流减小最高达11.74%。

基于自适应模型预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制策略

无刷直流电动机在工作时的换相转矩脉动严重影响了其在高精度伺服系统中的应用,为了降低这种影响,文中提出了一种自适应模型预测控制算法。在对系统进行传统方波PWM-ON控制的基础上,结合重叠换相法,以换相过程中关断相、导通相的功率受控开关管为控制对象,对其占空比进行控制。以换相期间转矩脉动最小为目标构造价值函数,建立换相期间电动机的三相离散电流方程,对关断相和导通相占空比进行预测,并引入自适应调整因子对占空比进行自适应分配。最后,通过实验验证了该算法在全速范围内的有效性。

基于不同绕组形式双定子低速大转矩永磁直驱电机转矩脉动的分析与抑制

双定子低速大转矩永磁直驱电机(DLHPMDM)具有高转矩密度和高效率等优点,是传统低速大转矩传动系统的良好替代方案。DLHPMDM可以看作由内、外两台电机构成的整体。绕组形式选择不仅直接影响内、外电机的转矩性能,内、外电机不同绕组形式的组合还会改变内、外电机输出转矩的叠加效果,最终影响DLHPMDM的转矩脉动水平。首先,基于双定子电机的转矩叠加原理,提出一种抑制DLHPMDM转矩脉动的设计方法,采用解析法分析内、外电机反电动势谐波相位差如何影响纹波转矩的叠加效果,并对内定子采用不同绕组形式时DLHPMDM的转矩性能进行仿真分析和初步验证。其次,考虑到绕组谐波引起的谐波电流对转矩脉动的影响,采用以电压源为激励的有限元分析进一步验证了内、外电机选用合理的绕组形式组合时,内、外电机纹波转矩的叠加削减作用能够有效降低DLHPMDM的转矩脉动。最后,采用转矩脉动最低的设计方案试制了一台DLHPMDM样机并完成相关实验,实验结果验证了分析的准确性。

考虑故障归一化的五相永磁电机低转矩脉动容错控制

五相永磁电机具有功率密度高、容错能力强的优点,能够满足多电/全电飞机高可靠作动器的应用要求。针对五相永磁电机不同类型的故障,提出一种故障归一化的低转矩脉动容错控制方法。建立了五相永磁电机不同类型故障下的降阶解耦矩阵和故障电机数学模型,剖析了五相永磁电机开路故障时二次、四次谐波转矩脉动产生的机理,提出基于双谐振控制器的谐波注入算法。同时,提出了基于转子位置的旋转变换方法,将15种不同的相绕组开路故障归一化为3种类型的故障,简化了容错控制算法。实验结果验证了该容错控制策略能有效降低五相永磁电机容错运行时的转矩脉动,提高控制系统的可靠性。

基于矢量控制的电励磁双凸极电机失磁容错运行转矩脉动抑制策略

电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic machine,DSEM)在航空和电动汽车等领域具有广阔的应用前景,这些领域对可靠性有更高的要求。DSEM通过励磁绕组实现他励,其励磁故障是影响DSEM电动运行可靠性的重要方面。针对DSEM驱动系统的励磁故障,该文提出一种基于矢量控制的DSEM失磁容错运行转矩脉动抑制策略。首先,根据瞬时功率不变原则建立DSEM失磁后极坐标系下的转矩数学模型,该模型建立磁阻转矩与电流矢量的幅值和相角之间的关系。随后,基于该模型,以铜耗最小化为目标确立电流矢量的相角,通过控制电流矢量的幅值抑制转矩脉动,将所得的电流矢量变换后得到三相参考电流,进行闭环控制。最后,针对1台18/12极DSEM,通过实验验证所提方法的可行性和有效性。

基于恒转矩控制的磁阻型球形电机转矩脉动抑制研究

与永磁球形电机不同,磁阻型球形电机的设计灵感来源于开关磁阻电机,双凸极结构的存在会导致它产生较大的转矩脉动,从而影响电机的稳定运行。为了抑制磁阻型球形电机的转矩脉动,从控制角度出发,提出一种恒转矩控制方法,通过对其自旋、倾斜和任意方向运动的分析研究,实现了磁阻型球形电机在自旋、倾斜和任意方向运动时的转矩脉动抑制。主要工作如下:首先,分析磁阻型球形电机的运动过程与通电情况,提出一种求解驱动电流的方法——转矩电流拟合多项式法;然后利用恒转矩控制方式实现了对磁阻型球形电机自旋、倾斜和任意方向运动时的转矩脉动抑制;最后,分别通过仿真和试验对不同位置的转矩脉动抑制进行了验证,验证结果表明了所研究方法的有效性。

多扇区插值预测算法的BLDCM转矩脉动抑制策略

无刷直流电机具有高可靠性、高效率等优点,但由于自身结构特点以及驱动特点,在运行过程中会产生较大的转矩脉动。针对该运行问题,构造了一种新型电压矢量扇区划分开关表,用于无刷直流电机的直接转矩控制。区别于传统的直接转矩控制只对电机电压矢量进行六扇区划分,提出将传统的扇区开关表扩展为十二扇区的方法。该策略通过将电压空间扩展为十二个扇区后,对应的有效电压矢量也增加至十二个,这使得转矩在每个扇区内可以选择更精准的电压矢量。改善了换相区域内电压矢量选择不准确所造成的转矩脉动这一问题,并通过生成三维插值特性曲线验证。最终实现电机控制性能的提高,达到高效率的直接转矩控制策略目的。最后,将该方案在仿真软件上进行测试,结果验证了所提出策略的准确性、有效性。