伺服系统中基于DSP的宽范围调速的转速测量

根据以往数字测速的缺点,提出了一种新的测速方法,变M变P法,并根据TMS320F280X系列芯片的特点,将其用于新方法的速度检测中,给出了具体的实现方法。实践证明,由于DSP自身硬件的特点,使得该方法在不改变原伺服系统硬件设备的基础上,即可完成速度测量,且与原有测速方法相比,测速精度有一定的提高,并且可测的转速也更低,调速范围得到了提高。该方法简单、方便,非常适用于那些需要高精度速度检测及位置闭环的场合。

无权重系数的永磁电机宽范围预测速度控制

为提高永磁同步电机系统的宽范围调速精度和动态响应性能,并解决预测速度控制中传统价值函数权重系数难以调整的问题,本文提出一种无权重系数的永磁电机系统快速预测速度控制策略,并结合电压矢量优化提出一种新的拓宽调速范围的方法。首先建立PMSM离散化模型,并进行参考电压矢量的预测,之后改进价值函数到电压量纲以省去权重系数,并根据参考电压矢量所在扇区位置进行备选矢量的选择,以缩短计算次数。同时为拓宽PMSM的调速范围,结合电压比较法,并从α-β坐标系电流极限和电压极限角度分析,辅以电压矢量调节时间的修正以实现对电流和电压的限制。最后,通过实验研究证明所提出的控制策略能够满足宽范围调速的动稳态需求,且无需权重系数整定。

小功率宽调速范围开关磁阻电机控制系统设计

根据小功率款调速范围开关磁阻电机的特点,设计开发一套500W三相(6/4极)的开关磁阻电机及其闭环控制系统.根据开关磁阻电机的工作原理,系统采用C8051F360芯片编写模块化控制程序,并将这套开关磁阻电机控制系统在料理机中进行实验研究.实验证明,该控制系统运行性能良好,达到预期效果.

电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机径向电磁力研究

基于交流绕组理论,推导了高速电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机的气隙磁密计算公式,并建立有限元计算模型。归纳总结了永磁同步电机的径向电磁力的力波次数及对应频率,并与有限元的计算结果进行对比,验证了其正确性。建立有限元模型计算电机在宽弱磁调速范围下的径向电磁力波,得出在额定转速以下径向电磁力基本不变,额定转速以上由于弱磁控制的影响,导致基波气隙磁场分量下降,谐波气隙磁场分量增加的规律,为宽弱磁调速永磁同步电机的设计开发指出了理应关注的焦点问题。

步进电机宽调速多细分控制系统研究

针对步进电机的低速振荡和高速电流畸变现象,研究了步进电机驱动方式,提出了细分驱动和上下桥同时斩波的方法,设计了步进电机驱动系统。系统基于CPLD,结合了D/A转换器和单相全桥变换电路,主要分为控制电路、功率驱动电路、保护电路等,实现了宽调速多细分控制。最后,分别测试了整步和细分时步进电机的低速牵出转矩特性,以及不同斩波方式下的高速电流波形,通过实验结果的对比,验证了分析结果。

基于流变仪的高精度宽调速永磁同步驱动系统

为了确保钻井液流变仪的测试系统能够在恶劣环境下正常工作,设计了一种能够在宽广范围内速度连续可调且速度分辨率高的驱动系统.在电机本体方面采用分数槽结构,通过选取合适的极槽配合并对气隙磁密波形进行优化以削减其谐波含量及电机的齿槽效应,提高电机的速度分辨率和运行平稳性.在控制方面采用恒压频比控制方式,同时结合无位置传感器控制算法与空间矢量脉宽调制技术,以提高系统开环控制精度.基于所建立的电机及其控制系统的耦合仿真模型进行的分析表明:对分数槽电机系统的动态特性进行优化后,可使得电机在较宽的转速范围内平稳运行且具有很高的速度分辨率,能够满足流变仪对驱动系统的要求.

电动汽车用新型模块化聚磁转子永磁电机设计及其对比分析

将轮辐型内置式转子和Halbach永磁阵列结合,并取消转子铁心加强筋,减小漏磁达到高聚磁同时兼顾凸极比,实现高转矩/功率密度和宽调速范围。在保证永磁体用量相同的情况下,建立新型高凸极比聚磁转子和V型转子两种电机模型,针对两者的分段转子拓扑,开展电磁性能对比分析,包括气隙磁密、凸极比、功率以及弱磁扩速能力等。同时,考虑到无转子铁心加强筋会导致转子分段存在结构强度问题,仿真验证新型高凸极比聚磁转子结构在最高转速6000 r/min时给予碳纤维护套保护下转子结构强度的可靠性;分析温度限制下新型高凸极比转子电机的功率输出。另外,对比两种不同电机结构的振动噪声情况。最后,研制一台16极/72槽新型高凸极比转子永磁电机样机,实验验证有限元分析结果的准确性。进一步说明了新型高凸极比转子永磁电机在转矩/功率密度和宽调速运行等方面的性能优势。

基于模型切换策略的无刷直流电动机调速研究

提出了一类基于模型切换策略的无刷电机宽范围调速方法,根据电机特性给电机速度目标值定义高/低速运行区间,当电机在低速区运行时,采用积分分离PID控制策略;电机在高速区运行,采用增量式PID控制策略,结合预先设定的速度过渡区,通过滞后切换实现控制模型转换。实验表明,提出的模型切换控制策略在低速和高速运行区域均能实现无刷直流电动机精确速度闭环控制,且模型间切换控制过程稳定,实现了无刷直流电动机的宽范围调速。

电动汽车用永磁同步电机宽速域抗干扰滑模控制

针对电动汽车内置式永磁同步电机(IPMSM)的宽速域鲁棒抗扰转速跟踪问题,提出了一种高性能IPMSM非线性控制技术。其中采用最大转矩电流比(MTPA)方案和弱磁方案实现了IPMSM的宽速域运行,并通过泰勒展开对算法进行了化简。考虑消除虚拟控制器的微分噪声,引入二阶滑模微分器对其导数进行了估计,并设计了误差补偿信号。此外,为了提高系统在宽速域运行下的抗干扰能力,设计了一种扰动观测器估计负载转矩,对控制器进行了前馈补偿,并结合积分滑模控制(SMC)增强了系统的鲁棒性。最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了系统的稳定性。基于FPGA搭建了IPMSM硬件在环(HIL)平台,验证了本文设计的控制器具有优异的抗干扰能力和鲁棒性。

高速开关磁阻电机的变频调速控制

通过结合开关磁阻电机调速系统的两种控制方式——电流斩波控制和角度位置控制，在Matlab／Simu-link的环境下建立仿真模型，使得开关磁阻电机的转速能在0～10000r／min的宽范围内进行平滑调节。仿真结果表明，该仿真模型设计较为合理，对转速的调节能够达到预期效果。

切换型异步电动机双馈调速系统

常规双馈调速系统(DFM)用接于转子侧的小功率低电压变频器调节大功率高电压绕线异步电动机转速,但调速范围窄。介绍的切换型双馈调速系统(SDFM)保留了DFM所有优点,且可扩宽调速范围,实现零至最高速的恒转矩调速。它把整个调速范围分成高速和低速两段,高速段定子接电网,按DFM工作,低速段定子离网,改接直流励磁电源或三相短接,电机变成一台定、转子功能互换的同步电动机或异步电动机。由于技术相近,已掌握双馈风力发电技术的企业开发该系统很容易。

内埋式永磁同步电机宽调速范围运行控制策略

为了改善内埋式永磁同步电机驱动系统的性能、效率和可靠性,提出了一套适用于其在宽调速范围运行下的控制策略。该文研究的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。在低速域,采用单位电流最大转矩控制来降低电机定子电流幅值。而在高速域,利用过调制控制策略来增加脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器的电压传输比和永磁同步电机的转矩输出能力,同时采用弱磁控制策略实现永磁同步电机驱动系统高速稳定运行。研究了在过调制下的相电流重构技术对永磁同步电机高速域运行性能的影响,并讨论了从低速域的单位电流最大转矩控制到高速域的弱磁控制之间的无缝切换问题。仿真和实验结果证明了上述组合控制策略的可行性与有效性,实现了内埋式永磁同步电机驱动系统在宽调速范围的高性能控制。

高速工业平缝机转速测量方法研究

针对宽调速范围高速工业平缝机无刷直流电机的转速测量方法进行研究。分析了脉冲计数法与脉冲周期法的原理与实现,测量精度与转速的关系,提出在不同的速度段采用不同的速度测量方法,以保证在整个调速范围内都可以得到精度较高的速度参数。实际应用结果表明,所提出的转速测量方法较好地满足了高速工业平缝机控制律的响应时间以及精度的要求。

永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究

在前人研究的基础上,提出了一种提升永磁同步电机(PMSM)高速带载能力的控制策略。该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现。实现该控制策略的算法包含PMSM的弱磁控制和电压空间矢量的过调制控制,使电机能宽范围带载调速。为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机(IPMSM)的仿真模型,搭建了试验平台,并进行了仿真和试验研究,验证了该控制策略的可行性和有效性。

高频主轴驱动器RS51在磨床上的应用

随着高速切削、精密加工、快速制造等先进制造技术的发展,高频电主轴及其驱动装置成了制造业实现数字化的关键,是决定高速、高精、多轴联动的高档数控机床性能、可靠性。