一种最大化平均转矩最小惯性永磁电机设计

本文设计了一种10极12槽表贴式永磁电机,其研究目的是在尽可能减小惯性的同时实现最大平均转矩。由于电机的惯性随电机转子的气隙和磁体跨度而变化,因此设置性能比(PR)以完成电机平均转矩和惯性的比较,然后在两者之间找到平衡。使用Magnet软件构建电机模型,通过改变转子的气隙和磁体跨度,可以得到不同的结果。通过比较,可以获得最佳的优化性能比(OPR),这意味着能以最小的惯性产生最大的转矩。

一种使用重叠换相法的无刷直流电机平均转矩控制

提出一种使用重叠换相的平均转矩控制,这种方法可以同时抑制无刷直流电机由反电势畸变和换相引起的转矩脉动。平均转矩控制将每个开关周期内的平均转矩作为控制变量,在每个开关周期内使其等于给定量,因此可以抑制由反电势畸变引起的转矩脉动。而对于换相转矩脉动,该方法结合重叠换相法,对高速时的转矩跌落进行补偿,其中重叠角度通过检测关断相电流的过零点来实现。文中提出的控制方法能够适用不同反电势的无刷直流电机,具有通用性强,控制简单的特点。仿真和实验都验证了这种方法可以有效抑制无刷直流电机由反电势畸变和换相引起的转矩脉动。

无刷直流电机的单周期平均转矩控制策略

针对非理想梯形反电动势引起的无刷直流电机转矩脉动问题,设计了一种新颖的单周期平均转矩控制策略。该算法使用流入系统的能量来计算反馈平均转矩,可确保平均转矩在每个开关周期内跟踪参考值。由于不需要知道反电动势和精确的转子位置信息,避免了复杂观测器的使用,也不需要电流传感器来测量电机相电流,仅使用2个传感器获取直流母线电压和电流计算输入能量即可。最后,试验结果验证了新型控制方案能将电机转矩脉动减少30%以上。

直接平均转矩控制的磁链控制改进

概述了现有的异步电动机转矩和磁链控制的几种方法,阐述了一种基于异步电动机直接平均转矩控制的转矩与磁链控制的改进算法,为直接转矩控制方法提供精确的磁链控制,并通过实验进行了仿真,得到了测量结果.

一种基于平均转矩控制的无刷直流电机无位置传感器方法

无位置传感器技术和转矩脉动抑制一直是无刷直流电机研究的热点与难点。该文对非理想反电动势的无刷直流电机的无位置传感器方法进行了研究,提出了一种基于平均转矩控制的无刷直流电机无位置传感器运行方法。当无刷直流电机的反电动势为非理想梯形波接近于正弦波时,在平均转矩控制方式下,母线电流包络线在每个换相周期中呈现了先减小后增大的特征,包含了转子位置信息。该方法利用母线电流特征检测出转子位置,实现电机换相,可以同时抑制转矩脉动和实现电机的无位置传感器运行。此外,该方法不需要在平均转矩控制基础上增加器件,算法简单,实现容易,扩大了平均转矩控制的应用范围。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。

自起动永磁电机最小转矩的时步有限元计算

考虑到起动过程中饱和、谐波及随转速变化的挤流效应等因素对转矩曲线的影响,研究如何从瞬态转矩曲线获取最小转矩数值。首先采用场-路-运动耦合的时步有限元方法得到起动过程的瞬态转矩转速曲线,为了从所获得的转矩随时间以及随转速变化呈现出急剧波动的曲线获得最小转矩的数值,提出了新的数据处理方法,使用该方法经过一次计算即可得最小转矩数值。最后研究了不同计算条件对最小转矩的影响。本文提出的方法不仅可以用于计算永磁电机的最小转矩,也可以为最小转矩的测试提供参考。

优化隔磁桥对永磁同步电机输出转矩的影响

转子分段斜极能有效降低永磁同步电机(PMSM)转矩脉动,但会使电机平均输出转矩降低。为了解决这一问题,在转子分段斜极的基础上优化隔磁桥提高平均输出转矩。分析了转子分段斜极对电机齿槽转矩、空载反电动势、转矩脉动和平均输出转矩的影响,选取出最优的转子分段数和斜极角。在转子分3段,斜极角为5°的基础上,以保持转矩脉动不变为前提,通过优化转子参数H(Rib)和Dmin找到最优的隔磁桥结构,平均输出转矩由138.5 N·m提升到147.2 N·m,说明所提方法的有效性。优化后齿槽转矩峰值由0.24 N·m降低到0.18 N·m,空载反电动势基波幅值由278.7 V提升到288.6 V且谐波畸变率基本不变,说明隔磁桥优化后能提高电机的其他性能。

混合励磁开关磁阻电机转矩特性多目标优化

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步提高电机的转矩特性,设计了一台航空用三相12/10极混合励磁开关磁阻电机并对其转矩特性进行多目标优化。首先对新型电机的结构及其电磁转矩原理进行分析,然后进行电机设计,并选取设计变量,最后基于混沌粒子群算法与响应表面法对电机的平均转矩和转矩脉动进行多目标优化。仿真结果表明优化后电机的平均转矩提高了4.78%,转矩脉动减少42%,在保持较大的平均转矩情况下大幅度减少转矩脉动,实现了平稳起动过程。结论是混沌粒子群算法与响应表面法相结合的优化方法适合于新型电机的设计与优化过程,该方法可显著节约优化时间,提高效率,保证了求解精度,提高了全局寻优能力。

单绕组磁悬浮开关磁阻电机转矩/悬浮力控制策略

通过分析单绕组磁悬浮开关磁阻电机的结构和运行机理,针对电机悬浮力和转矩存在非线性、耦合的问题,提出了一种电机在高速旋转状态下平均转矩和平均悬浮力控制策略。通过引入超前角,推导出单绕组磁悬浮开关磁阻电机的平均转矩、平均悬浮力的数学模型。考虑到磁饱和与单绕组磁悬浮开关磁阻电机的绕组特性,采用总电流限流的控制方法,利用平均转矩和平均悬浮力数学模型设计控制流程图,计算超前角、悬浮电流和转矩电流。仿真结果表明:系统运行具有良好的稳态特性,同时转子径向位置具有良好的动态反应特性。

低转矩脉动同步磁阻电机磁障形状分析与优化设计

同步磁阻电机因其结构简单、调速范围宽,且无需永磁体励磁,与永磁同步电机相比具有成本低、可靠性高等优势。与此同时,同步磁阻电机存在转矩脉动较大和功率因数较低等缺点。针对同步磁阻电机转矩脉动高的问题,提出一种形状优化方法对同步磁阻电机的转子磁障形状进行优化,以降低其转矩脉动。首先提出分段线性插值方法确定转子磁障的边界,使获得的同步磁阻电机磁障形状具有任意性。然后结合序贯田口法和拟牛顿法对同步磁阻电机进行优化,进而减少优化所需时长。最后以降低转矩脉动和提高平均输出转矩为目标,对同步磁阻电机进行优化,与传统同步磁阻电机对比结果表明,应用所提出方法获得的磁障形状能够有效降低同步磁阻电机的转矩脉动。

单绕组磁悬浮开关磁阻电机的原理与解耦控制

针对瞬时悬浮力与瞬时转矩非线性、强耦合的特点,研究了一种新型单绕组磁悬浮开关磁阻电机的运行机理,提出瞬时悬浮力与平均转矩分相产生的双相导通解耦控制策略。构建单绕组磁悬浮开关磁阻电机相周期内悬浮力与转矩的全角度数学模型,基于悬浮力有效产生区间内平均转矩为零的特点,提出双相导通运行策略,并以提高悬浮力响应速度及电机动态运行性能为目标,给出了电流斩波幅值和关断角的优化控制方法。针对12/8极实验样机,开展相关的仿真与实验研究,结果表明了双相导通解耦控制策略的有效性与优越性,闭环系统具有良好的动静态性能。

单绕组磁悬浮开关磁阻电机控制策略

针对瞬时悬浮力与瞬时转矩非线性强耦合的特点,分析了单绕组磁悬浮开关磁阻电机的运行机理,以提高电机动态运行性能为目标,提出瞬时悬浮力与平均转矩分相产生的控制策略。构建单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮力与平均转矩的数学模型,运用等效电流法,将实际控制电流等效为转矩电流和悬浮电流。引入超前角θm,考虑磁饱和因素,分析推导出θm计算流程,得到电机运行控制策略。有限元和simulink仿真的结果表明当电机转子发生偏心时,采用所述控制策略,转子可以在极短的时间内恢复到平衡位置,闭环系统具有良好的动静态性能。

多/全电飞机用高速开关磁阻起动/发电机优化控制(英文)

介绍了开关磁阻起动/发电(SRS/G)系统的应用背景,对系统的性能要求进行了描述,并给出了一台30kW开关磁阻电机(SRM)的定、转子叠片结构及尺寸。基于以上工作,对SRM的优化控制方法进行了研究:在起动阶段,SRM运行在电动状态,以平均转矩最大化作为优化目标,对包括解析、数值及浮角在内的三种优化控制方法进行了深入的研究,并对它们的优化结果进行了详细的比较及分析;在发电阶段,SRM运行在发电状态,以特定输出功率下的系统效率最大化作为优化目标,得到了使主功率损耗最小的优化励磁角。

基于粒子群算法的SR电机本体多目标优化设计

针对以往SR电机多变量、多约束条件、多目标的设计寻优过程中容易陷入局部最优,并且电磁场有限元分析计算耗时长的缺点,本文提出一种能快速收敛实现多目标全局优化的电机设计方法。利用广义回归神经网络对目标函数进行非线性建模,通过模糊自适应粒子群算法找寻帕雷托最优解,实现了SR电机定转子磁极极弧的全局优化设计。研究结果表明:在电机主要尺寸不变的条件下,显著地降低了样机的转矩脉动,提高了平均输出转矩。

基于KELM-SAPSO的开关磁阻电机优化设计

开关磁阻电机由于其双凸极结构和铁芯磁通密度的高度饱和性,使得建立准确的非线性模型极其困难,传统的设计方法难以设计出最优方案。为了优化在起动过程中开关磁阻起动/发电机的转矩特性,缩短起动时间,首先采用传统设计方法设计了一台开关磁阻电机,并且选取了设计参数;然后针对非参数建模结构简单,容易辨识的特点利用核极限学习机进行非参数建模;最后使用模拟退火粒子群算法对平均转矩和转矩脉动进行多目标寻优。仿真结果表明,建立的非参数模型拟合精度高,优化后电机的平均转矩增加了3.95 N·m,转矩脉动减少0.23。仿真实验表明,核极限学习机和模拟退火粒子群相结合的算法适合于电机的设计与优化过程,具有参数设置少、泛化能力强、不易陷入局部最优解、耗时较少等优点。

开关磁阻电动机两相同步励磁与定子绕组模式研究

以4/6极三相开关磁阻电动机和6/8极四相开关磁阻电动机为研究对象,分析了三相、四相开关磁阻电动机的绕组布置结构和相间连接方式对两相同步励磁下的磁场以及转矩脉动和平均转矩的影响,给出了8种典型组合模式下两相同步励磁工作的电动机转矩特性,指出三相反向绕组、各相独立连接模式,三相正向绕组、相间星形连接模式,四相反向绕组、各相独立连接模式和四相反向绕组、相间星形连接模式下的两相同步励磁能够降低转矩脉动和提高平均转矩。

基于模糊PID的开关磁阻电动机同步控制系统设计

针对开关磁阻电动机同步控制系统中存在功率输出不平衡等问题,在分析开关磁阻电动机数学模型及平均转矩在线计算方法的基础上,基于交叉耦合控制策略,提出了一种由速度反馈和转矩反馈组成的交叉耦合控制系统。并基于模糊PID控制策略,设计了一种模糊PID转矩控制器。同时给出了开关磁阻电动机同步控制系统的硬件结构和软件设计方法,最后进行了仿真实验。仿真结果验证了基于速度和转矩的双反馈交叉耦合控制系统的有效性和可行性,两台电机之间的转矩偏差减小、功率输出平衡,系统具有较好的鲁棒性。

六相12/10结构SRM非线性模型与最优开关角仿真分析

在分析六相12/10结构SRM的结构和工作原理的基础上,推导了其电感、磁链、相转矩和平均转矩非线性数学模型,采用数字化计算方法对电磁转矩进行了计算,给出了计算流程图;仿真得到了不同转速下最大平均转矩与开关角的三维关系图和不同转速下最优开通角、最优关断角和最大平均转矩的二维曲线图。理论分析和仿真结果表明:所建立的SRM非线性数学模型正确可行,平均转矩最大化的方法可以有效增加六相12/10结构SRM的起动转矩,优化转矩-速度特性。

交、直流电压表使用不当带来错误测量结果的分析

文章介绍了交、直流电压表的测量原理,并对交、直流电压表使用不当带来错误测量结果进行了分析。

基于经济性的温室电动拖拉机驱动设计

文中提出了双电机四轮驱动构型,前牵引电机和后牵引电机采用双电机平均转矩分配策略,从耕犁作业和运输作业两个方面分析了电动机消耗功率和拖拉机传动效率,用ADVISOR搭建电动拖拉机模拟作业的仿真模型,进行了单电机双轮驱动和双电机四轮驱动的耕犁作业和运输作业两组对比仿真,经仿真结果验证,设计的双电机四轮驱动构型节约能耗23%,传动效率在耕犁作业时提高了11%,在运输时提高了10%。