考虑磁致伸缩逆效应的非晶合金开关磁阻电机减振方法

非晶合金用于电机铁心可极大地提高电机效率,然而,其较大的磁致伸缩系数和极强的应力敏感性(即磁致伸缩逆效应)在增大铁心振动噪声的同时,限制电信号对铁心磁性能的精确控制能力。该文提出采用磁致伸缩逆效应对铁心磁化状态进行调制,以抑制非晶合金开关磁阻电机电磁振动的减振思路。首先,基于宏观热力学理论,建立考虑磁致伸缩及其逆效应的非晶合金材料力-磁耦合本构关系;其次,提出非晶合金开关磁阻电机的定子齿加压结构,并考虑静态预应力、脉动电磁应力对非晶合金磁特性的影响,构建开关磁阻电机力-磁双向动态耦合模型并求解;最后,计算应力作用前后定子铁心的磁通密度分布。通过实验与仿真对比发现,定子齿加压结构的径向电磁应力可减小44.5%,因此该减振方法具有可行性。

开关磁阻电机低速运行无位置传感器检测方法

针对开关磁阻电机低速运行方法中的传统脉冲注入法只利用非导通相电流信息,存在导通区间受限和续流影响估计精度的问题。本文对低速控制策略与无位置检测原理进行研究,提出了一种双电流斩波限PWM滞环控制的三相电流斜率差值无位置传感器检测方案。所提方案在导通区采用双斩波限PWM滞环控制,使导通区电流斩波次数增加,能够改善低速运行时的性能,并提高电流斜率差值的计算精度。与传统非导通相电流比较方法只利用非导通相信息相比,该方案增加了导通相电流计算。在计算导通相电流斜率差值后,与两非导通相形成三相电流斜率差值,从而估计电机的实时位置信息。以三相12/8结构的电机进行了相关仿真和实验验证,实验结果表明,该方案能够有效解决传统方法存在的导通区间固定和实时角度计算受续流影响的问题。

采用新型趋近律和扰动观测器的开关磁阻电机瞬时转矩控制

针对开关磁阻电机传统控制策略易产生转矩脉动大、动态性能差的问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器的瞬时转矩控制。为避免转子进入单向导通区间出现转矩过冲现象,在滞环策略中增加了退磁信号;结合线性和终端滑模面提出了非奇异快速终端滑模函数,以实现系统在趋近、滑动阶段均能快速收敛;设计了自适应趋近律和分段切换函数以解决传统趋近律中趋近速度和抖振问题,并且为了降低切换增益,采用滑模扰动观测器将外界扰动及时前馈至控制器。以一台6/20电机进行仿真与实验验证,结果表明:新的滞环策略可以有效降低转矩脉动,且与PI、传统滑模控制相比,改进滑模方法不仅实现了转速无超调、缩短动态响应时间,而且增强了电机的抗干扰性能,输出转矩波动进一步降低。

开关磁阻电机无电流传感器控制方法

电流传感器的使用会增加系统的成本和噪声干扰,降低系统的可靠性。而对于开关磁阻电机系统,缺少电流信号难以保证良好的控制性能。针对该问题,提出一种无电流传感器控制方法。该方法采用速度、加速度双闭环控制,因此反馈量均由位置传感器得到。首先,从两个方面分析了所提出控制方法的可行性:①证明了该方法的收敛性;②证明了在稳态下加速度和电磁转矩的近似线性关系,并依此分析了加速度控制和转矩控制的等效性。根据电机的磁链特性,对加速度环,提出具有三个滞环边界的滞环控制方法。兼顾电机效率和转矩脉动,合理地选择了开通角、关断角。实验电机为12/8开关磁阻电机。分别采用电压斩波控制方法、直接转矩控制方法和所提出的控制方法运行电机,对其电流、电磁转矩和转速波形进行了比较。结果表明,在控制效果上,所提出的控制方法与直接转矩控制方法相当,优于电压斩波控制方法。除此之外,电流与电磁转矩呈复杂的非线性关系,直接转矩控制方法需要进行电流和电磁转矩的换算。而由于加速度与电磁转矩的近似线性关系,所提控制方法无需计算电磁转矩,因此计算量更小。

滚筒洗衣机用开关磁阻电机减振降噪方法的研究

随着我国科技的飞速发展,越来越多的家庭开始使用智能洗衣机。由刚开始的单缸洗衣机到带干桶的双桶洗衣机,再到现在家庭常用的智能滚筒洗衣机,洗衣机的技术发展的速度越来越快。现代家庭对智能洗衣机的要求越来越高,但滚筒洗衣机所用的开关磁阻电机(switchedreluctancemotor,SRM)的非线性强磁场和双凸极结构使洗衣机的转矩脉动和噪声问题日益严重,因此,本文对SRM的降噪减震问题做了浅要研究。并对开关磁阻电机进行了仿真计算,提出制定新的控制策略以减小转矩脉动,为平衡转矩脉动定义了转矩脉动系数。

无轴承开关磁阻电机的减振控制策略

脉动的径向电磁力导致的定子振动问题阻碍了磁阻电机的推广应用。该文研究了一种利于减小无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor,BSRM)定子电磁振动的悬浮运行控制策略。该控制策略在保证电机转子悬浮所需悬浮力一定的前提下,以减小定子极受到的径向电磁力为控制依据。基于悬浮运行原理和数学模型,叙述了减振控制策略的基本原理;推导了主绕组电流、悬浮绕组电流、开通关断角等电机相关控制参数的计算方法;并给出了系统控制框图。仿真和实验结果均证实了新的控制策略不仅能实现电机的稳定悬浮旋转运行,同时有利于减小BSRM定子电磁振动,验证了理论分析的正确性和可行性。

起动/发电/助力减振一体化系统用开关磁阻电机起动转矩控制研究

分析了ISAD起动的基本原理,建立了ISAD起动的数学模型和基于Simulink环境的SR电机仿真模型。仿真了在不同开关角下的平均转矩,并得出产生反向扭矩的开关角大小,最后对最优开关角下的瞬时转矩进行了分析,得出开关磁阻电机起动电流小、起动转矩大的优点。系统符合汽车起动的要求。

开关磁阻电机非线性磁参数建模方法

建立了一种基于MATLAB/SIMULINK的非线性磁参数法的开关磁阻电机数学模型,在电磁场有限元(FEM)数值计算结果的基础上,解算出电机磁特性函数矩阵ψ(i,θ),把ψ(i,θ)函数矩阵三次样条插值变换成电机电流特性矩阵i(ψ,θ),再利用MATLAB/SIMULINK中的查表模块建立了开关磁阻电机系统的非线性模型。该模型中的电机本体模块、功率变换器模块、控制模块等都是通过SIMULINK中PSB通用功能模块搭建起来的,修改容易且直观性强,试验结果验证了该模型的准确性。

电动汽车开关磁阻电机的激振力研究

将新型开关磁阻(SR)电动机应用于电动汽车。以电机为振源,分析其激振力在特定方向上的作用情况。用解析的方法,给出了径向力和切向力随时间变化的具体表达式。分析过程中,不仅考虑了SR电机径向力作用,而且考虑了切向力(转矩波动)对整个系统的影响。经过数值分析,得出在竖直方向上激振力的幅值与初相角有直接的关系,并且幅值存在最大值和最小值,提出了最大值和最小值的确定方法。通过算例,验证了整个分析的正确性。

磁浮开关磁阻电机径向悬浮逆系统方法控制

针对磁浮开关磁阻电机径向力控制的严重非线性,提出了基于逆系统方法的磁浮开关磁阻电机径向力控制方案,设计了依据动态性能要求调节控制参数的综合控制方案,实现了径向力控制的动态线性化,分析了系统稳定控制的条件,建立了仿真模型进行仿真分析,并给出了不同动态性能指标下精确的位移跟踪仿真结果。仿真结果验证了控制方案的有效性,且方案易于实现、避免了局部线性化问题,便于确定系统的稳定范围及调节控制参数,为进一步的实践研究提供了基础。

开关磁阻电机神经网络非线性映射建模方法研究

针对开关磁阻电机磁场的强非线性和高饱和性,通过有限元法得到了磁化以及转矩特性曲线簇。在此基础之上,利用神经网络的非线性映射能力,分别采取反向传播神经网络以及径向基函数神经网络对曲线簇进行了学习,进而在Matlab中建立了开关磁阻电机驱动系统的非线性动态仿真模型。对神经网络的结构及训练参数进行了敏感性分析,优化了取值,提高了逼近及泛化能力。在不同控制方法下,通过与有限元分析所得相电流以及合成转矩曲线的比较,验证了所建立开关磁阻电机驱动系统神经网络动态仿真模型的有效性。

宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析

针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子宽极上,定子窄极上则不缠绕绕组,仅为磁路提供磁通路径。由于每个槽只放置一相绕组,使得绕组在磁、热和机械上的隔离程度更高,保证了电机的可靠性。该文首先介绍所提电机的拓扑结构和运行原理;根据功率方程设计了部分初始结构参数,利用有限元方法分析了尺寸参数对电机性能的影响,并利用田口算法对选取的4个关键尺寸参数进行了多目标优化,改进了电机性能;然后计算分析了所提电机结构的动、静态性能;最后,制造了样机,实验结果验证了所提电机结构的有效性。

开关磁阻电机控制方法的研究

介绍了开关磁阻电动机的结构和基本转动原理。在线性模式的基础上 ,对开关磁阻电机的转矩进行了理论分析和计算 ;由此提出了开关磁阻电机的两种控制方式

开关磁阻电机优化设计方法

针对开关磁阻电机运行时转矩脉动、噪声和振动比较大的缺点,从电机结构尺寸和参数优化设计方面,阐述了使开关磁阻电机转矩脉动、噪声和振动降低的方法及发展趋势.

基于自适应趋近律和扰动观测器的开关磁阻电机控制

针对开关磁阻电机PI控制器和传统滑模方法中存在瞬态时间长、稳态下转矩脉动大问题,提出一种基于自适应趋近律和扰动观测器控制方法。首先引入状态变量构建非奇异快速终端滑模面,以提升系统收敛时间。其次分析了传统指数趋近律存在的固有抖振,设计出一种自适应趋近律算法,从而降低系统抖振。然后针对扰动变化设计了非线性扰动观测器,并将观测到的扰动值作为前馈信号补偿至滑模控制器。最后,以PI和传统滑模控制作为对比,对所提控制策略进行验证,结果表明:在仿真和实验的启动阶段,响应时间分别缩短了0.08 s、0.4 s,实现了速度的无超调跟踪;在加载阶段转速下降量分别减少了19.9%、9.2%和7%、2.9%,而且电机在稳态时的输出转矩波动变小,转矩脉动降低了约10%。

开关磁阻电机优化设计方法的研究

开关磁阻电机的主要缺点是运行时转矩脉动、噪声和振动比较大,要改善它的性能一般从电机本体结构优化和电机控制优化两个方面进行。本文主要从电机结构尺寸和参数优化设计方面,阐述使开关磁阻电机转矩脉动、噪声和振动降低的方法以及发展趋势。

四相开关磁阻电机直接转矩控制方法研究

当前对三相开关磁阻电机直接转矩的控制是通过对三相交流电机直接转矩控制方法的应用来实现的，但是该种方法不具有适用性，不是所有相开关磁阻电机都可以使用的，基于此种情况，文中研究了目前应用较为广泛的四相开关磁阻电机直接转矩的控制方法，提出了四相开关磁阻电机电压矢量选择时应该遵循的原则，进而实现了对四相开关磁阻电机的直接转矩的控制。通过该方法，可以扩展到其他相开关的磁阻电机，因此通过文中研究为任意相开关磁阻电机的直接转矩提供了科学的依据。

提高开关磁阻电机数字电流控制性能的方法

开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）多数控制算法是基于反馈电流实现的,因此反馈电流的精确度直接关系到控制算法的实施精准度。该文提出一种改进SRM数字电流控制方法,能有效提高反馈电流的精准度。该方法通过改变电流采样点解决传统电流采样的一拍延时问题,进而减小转矩脉动。同时通过比较,选择较优的脉宽调制（pulse width modulation,PWM）发波方法,此方法与传统的PWM发波方法相比,在相同的占空比下,一个周期内电流的变化量相同,但是电流变化峰峰值明显减小,从而降低电流脉动。最后,通过仿真与实验验证上述所提方法的实用性及有效性。

开关磁阻电机绕组气隙建模及最佳气隙宽度确定方法

针对开关磁阻电机定子槽内双绕组间因存在不规则气隙而导致其温度场分析建模困难的问题,提出一种双绕组气隙的改进建模方法。分析了电机双绕组间气隙总截面积的计算方法,研究了双绕组气隙的模型结构与最佳气隙宽度的确定方法,在此基础上建立了开关磁阻电机的三维有限元模型,并采用有限元法对其温度场进行了分析,得到开关磁阻电机的温度场分布,通过对不同气隙宽度下的温度场分析并采用数值拟合方法得到其气隙宽度与相应温度间的函数关系,利用该函数关系及相应的实测温度值,即可得到双绕组气隙模型的最佳气隙宽度,该方法因有效提高了开关磁阻电机温度场分析结果的准确性,因而具有较好的应用价值。

开关磁阻电机温度场分析中绕组气隙建模方法

针对开关磁阻电机温度场分析中其绕组气隙对分析结果造成的影响,提出一种绕组气隙等效建模方法。分析了绕组气隙等效截面的计算方法,确定了绕组气隙的建模部位与模型结构,在此基础上完成了整个开关磁阻电机有限元模型的建立,并采用有限元法对其进行了温度场分析,同时与传统未考虑绕组气隙的有限元模型进行了对比仿真分析,最后通过实验对上述建模方法做了进一步的实验验证,结果表明:所提出的绕组气隙建模方法有效提高了开关磁阻电机温度场分析的准确性,因而具有较好的应用价值。