无轴承磁通切换电机直接悬浮力控制原理及实现

无轴承磁通切换电机因转子结构简单、热退磁风险低等优点日益受到学界关注。以磁通切换电机无轴承运行为研究目标,在建立12/10结构磁通切换电机悬浮力模型的基础上,将直接转矩控制思想移植到无轴承磁通切换电机悬浮力控制策略中,从理论上推导直接悬浮力控制策略适用于该电机类型的可行性。最后在一台原理样机上通过实验验证直接悬浮力控制的正确性。

无轴承永磁薄片电动机直接转矩直接悬浮力控制

针对矢量控制策略在完成定子电流解耦的同时也使控制系统坐标转换计算复杂化问题,提出一种新颖的无轴承永磁薄片电动机(BPMSM)直接转矩(DTC)直接悬浮力控制策略.在推导无轴承永磁薄片电动机数学模型的基础上,借鉴传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制的理论和方法,构建了无轴承薄片电动机直接转矩控制子系统.根据转矩控制系统与悬浮力控制系统的相似性,将直接转矩控制思想引用到悬浮力控制子系统中,构建无轴承薄片电动机直接悬浮力控制子系统.结合空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)实现无轴承永磁薄片电动机直接转矩与直接悬浮力双SVPWM控制系统,并给出了相应的控制算法,最后利用Matlab/Simulink软件环境对该控制系统进行仿真.研究结果表明:直接转矩控制策略不仅简化了控制算法,并使电动机获得了良好的动静态性能,且产生的转矩与悬浮力脉动都得到了抑制.

磁悬浮开关磁阻电机二阶滑模直接悬浮力控制

为解决单绕组磁悬浮开关磁阻电机的转矩和悬浮力脉动、转子中心位置偏移问题,研究直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制。鉴于电机的单绕组运行方式,采用五电平功率变换器,结合麦克斯韦应力和机电能量转换原理,推导出磁链、电压、转矩和悬浮力的直接数值解析模型,构建分电压输入模块,实现转矩与悬浮力解耦控制。引入位移高阶导数项,构造适用于二阶系统的超螺旋算法,基于该算法设计转子位移控制器。样机控制系统仿真结果表明,直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制能有效减小系统抖振,实现转子高精度悬浮,提高动态悬浮性能,具有较强的鲁棒性。

六相单绕组无轴承磁通切换电机转矩及悬浮力直接控制

六相单绕组无轴承磁通切换电机利用一套绕组实现电机转子悬浮旋转,但是采用传统的电流闭环控制策略存在滞后性。研究一种利用逆变器电压矢量直接控制转矩及悬浮力的方法。该方法在机电能量转换平面控制定子磁链,实现转矩和悬浮力直接控制。仿真模型验证了该控制策略的有效性。

一种单绕组无轴承开关磁阻电机抑制转矩脉动和悬浮力波动的控制方法

由于定、转子的双凸极结构,无轴承开关磁阻电机在采用传统控制方法时存在较大的转矩脉动和悬浮力波动。为解决这一问题,该文提出一种直接瞬时转矩和直接悬浮力控制方法(DITC&DFC)。该方法通过转矩滞环控制以及等效电压符号选择的方式,同时对电机转矩和悬浮力进行直接控制,并且省去了传统算法中的电流环,在控制性能得到提升的同时简化了控制算法。基于12/8极单绕组无轴承开关磁阻电机,详细分析了电机悬浮机理和所提控制方法的工作原理,基于Matlab/Simulink仿真环境和原理样机实验平台,通过仿真和实验验证了该控制方法的可行性和有效性。

一种单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障容错控制策略

无轴承开关磁阻电机(BSRM)具有双凸极结构,转矩脉动大是制约其运行性能和应用范围的主要因素之一,而采用直接瞬时转矩控制和直接悬浮力控制(DITC&DFC)方法可以有效抑制其转矩脉动。基于这种控制方法,该文针对12/8极单绕组BSRM的绕组开路故障,提出一种容错控制策略,实现了电机单齿极绕组开路故障容错运行时的稳定悬浮。首先阐述了单绕组BSRM的悬浮原理及DITC&DFC的工作原理,然后对绕组开路故障下的悬浮力缺失进行补偿,重新构造容错运行时的电压符号选择表。最后通过Matlab/Simulink模型仿真及原理样机实验,验证了该控制策略在单绕组BSRM绕组故障容错运行时具有良好的控制性能。

磁悬浮开关磁阻电机的自适应终端滑模控制

为解决磁悬浮开关磁阻电机受到外部环境未知干扰、内部参数摄动等不确定因素带来的影响,提出一种基于自适应终端滑模控制器的直接瞬时转矩及直接悬浮力控制策略.首先,对电机的数学模型进行分析并建立状态方程,采用直接瞬时转矩控制与直接悬浮力控制方法,以减小系统脉动;其次,设计非奇异终端滑模面,避免常规终端滑模控制中的奇异问题,并引入自适应律,结合终端滑模控制器以抑制不确定因素的干扰,保证系统的快速收敛、强鲁棒性;最后,与传统滑模控制器方法进行对比,验证该方法的有效性.仿真结果表明,所提出方法能迅速精准跟踪控制系统的转速及位移,有效提升状态收敛速度,抗扰能力强,具有良好的动态性能.