稀土永磁单相同步电动机的稳态运行分析

研究了稀土永磁单相同步电动机的稳态运行时的相量图 ,对相量计算结果进行了分析 ,讨论了电机直轴电枢反应的性质问题。

自起动稀土永磁单相同步电动机起动性能分析

运用绕组变换、坐标变换和状态变量法,建立单相永磁同步电动机在d-q-o坐标系中的数学模型,并对电机起动过程进行计算机仿真,分析不同参数对起动过程的影响,为优化单相永磁电机的电磁设计和改善调速系统的动态性能提供了理论依据。

基于滑模控制的永磁同步电动机DTC仿真研究

针对传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动大的问题,在转矩和磁链控制中引入超螺旋滑模变结构,并采用基于莱维飞行的改进粒子群(PSO)算法对其可调参数优化整定。为加快系统动态响应速度,采用速度滑模控制器代替传统PI调节器。使用Matlab/Simulink对引入滑模变结构的DTC系统进行了仿真研究,分别对空载和带载条件下的转速、转矩以及磁链进行分析。仿真结果表明,滑模变结构的引入可有效抑制转矩和磁链脉动,降低转速超调,缩短过渡时间。仿真研究有助于学生更好地理解与应用滑模理论,并增强学生理论结合实际与自主创新意识。

基于自适应迭代学习控制的永磁同步电动机稳态转速脉动抑制策略

为了提高永磁同步电动机转速控制的性能,抑制其稳态下的转速波动,设计了一种并联于传统速度PI控制器的自适应迭代学习控制器,用于对转速波动进行补偿。针对传统迭代学习控制器对非周期信号抗扰能力差的问题,提出了Fal函数与迭代学习控制器结合的方法,保证了系统在调速时仍具备良好的响应特性;针对迭代学习控制器迭代增益系数的整定问题,提出了一种控制参数自适应的迭代学习控制方法。实验结果表明,所提出的Fal函数与迭代学习控制器结合的方法能有效提升系统的抗扰能力;同时,提出的参数自适应方案也能提升迭代学习控制器对转速波动抑制的能力。

基于模糊排序的永磁同步电动机模型预测电流控制

针对永磁同步电动机模型预测电流控制的成本函数中权重系数不容易确定的问题,提出一种基于模糊排序法的模型预测电流控制策略。首先,通过排序法对不同电压矢量所对应的电流误差及切换时的开关频率进行排序,从而无须再对权重系数进行设计。由于控制目标重要性并不完全等同,设计一种带有变增益系数的排序优化方法,调节控制目标的重要程度。传统的权重系数有着连续的取值范围,而变增益系数的取值范围有着离散性和分段性的特点,相比较之下,后者的调整和设计过程更加的简易。再通过模糊控制,对变增益系数进行动态优化,从而更好地适应电机不断变化的运行状态。最后,仿真和半实物实验结果证明了所提方法的有效性和可行性。

永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计

为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

永磁同步电动机的分层多目标优化研究

为保证电动机运行过程中有更大的输出转矩、更小的转矩脉动及齿槽转矩,以输出转矩、转矩脉动及齿槽转矩为优化目标,以电动机的8个基本参数为优化对象,研究了一种基于灵敏度分析的分层多目标优化方法,针对灵敏度指数高的参数采用BBD设计配合进化算法进行多目标优化,其余变量采用DOE法配合进化算法进行优化。仿真结果表明:基于此优化方法,齿槽转矩和转矩脉动得到大幅削弱,验证了该永磁同步电动机优化方案的合理性。

改进扩张状态观测器下永磁同步电动机滑模控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的鲁棒性,提出了一种基于改进扩张状态观测器(expanded state observer,ESO)和滑模控制(sliding mode control,SMC)相结合的复合控制器。首先,提出了一种基于新型趋近律的SMC,该新型趋近律中引入系统状态变量,使趋近速度变得与系统状态相关,同时能够保证系统状态在有限时间到达滑模面并收敛到零;其次,利用ESO估计系统状态并抵消外部扰动,且针对传统的fal函数易引起系统抖振和误差较大时引起系统增益大的问题,提出了一种新的fal函数;最后,在Matlab/Simulink中进行仿真。仿真结果表明:相比于使用传统SMC的系统,使用了该新型控制器的系统其响应时间快0.042 s,加入负载扰动时有更好的抗扰动性能,故在使用新型控制器下的系统有更好动态性能和控制精度。

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的削弱

由于异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽,增加了其齿槽转矩的特性分析及削弱措施研究的难度,现有针对该类电机齿槽转矩的削弱措施效果有限。首先,基于永磁体单独作用时的气隙磁密分布、定转子开槽引起的气隙磁导函数分布的解析模型,建立了齿槽转矩的解析分析模型;然后,研究了能有效削弱齿槽转矩的电机结构参数确定方法;最后,以一台18.5 kW样机为例,确定了能有效抑制电机齿槽转矩的定子齿宽、转子齿宽。结果显示,与现有削弱措施相比,确定的定子齿宽、转子齿宽能进一步将齿槽转矩削弱46.64%、65.98%,并且不会对电机的运行性能产生显著影响。

永磁同步电动机速度伺服系统最优输出反馈控制器设计

针对永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)模型参数未知以及电枢电流和负载转矩无法直接测量的问题,设计一种基于自适应动态规划(Adaptive dynamic programming,ADP)的输出反馈控制方案,实现PMSM最优速度跟踪控制.首先,根据PMSM内部特性确定其数学模型的结构,构建与原始系统相对应的辅助系统,引入新的线性二次指标来实现速度最优跟踪调节.其次,设计一种嵌入式观测器,该观测器能够在系统模型未知情况下用可测量数据重构系统全部状态.此外,提出一种离线策略的ADP方法逼近最优控制增益的解.最后,仿真结果验证所提控制方案在模型参数未知以及电枢电流和负载转矩不可测量的情况下,实现了精确的速度跟踪性能和良好的瞬态响应,同时降低了电压的冲击.

双三相永磁同步电动机驱动器全开路故障模式的诊断方法

准确地对驱动器开路故障进行识别与诊断能够有效防止故障进一步恶化所引起的严重事故,也是实施恰当容错控制策略的先决条件。驱动器的开路故障类型包含单个功率开关管故障、多个功率开关管故障以及功率开关管和相的混合故障,提出能够识别上述所有类型全开路故障模式的诊断方法。首先,为了便于模拟多类型的故障场景并提高理论模型的计算精度,构建能够计及诸多非理想因素和电机与驱动器之间相互影响关系的直接耦合分析模型,并通过实验验证了该模型的准确性和有效性。其次,通过矢量空间解耦中的子平面电流和绕组相电流分别提取故障因子和辅助故障因子,提出基于2种故障因子的诊断方法,并明晰2种故障因子的阈值范围和使用方法。最后,依托验证后的直接耦合分析模型,对6种不同类别的开路故障进行识别和诊断,证明所提方法的有效性。

基于电流检测误差补偿的嵌入式永磁同步电动机无位置传感器控制实验平台设计

对基于高频脉振电压注入法的无位置传感器控制策略而言,转速和转子位置的准确估计十分重要。在传统高频脉振电压注入法的基础上,针对电流检测误差问题,提出一种电流检测误差补偿方法。该方法在传统位置观测器的基础上,增加了参数自适应陷波器环节,通过实时参数修订,消除位置观测器中由电流检测误差引起的二次谐波,提高转速和转子位置估计的准确性。采用品质因数更高的二阶广义积分器提取高频电流,改善控制系统的动态性能。通过搭建实验平台验证了所提补偿方法的可行性。

稀土永磁同步电动机起动过程研究

以两种情况研究了永磁同步电动机的起动过程。一种是把起动过程当作一系列不同转差率下的似稳态异步运行来研究；另一种是用计算机求解永磁同步电动机的状态方程来仿真实际的起动情况。最后用这两种方法分析计算了一台７．５ｋＷ钕铁硼永磁同步电动机的起动过程，并提出了改进意见。

五相永磁同步电动机单相开路故障的容错控制策略

为使五相永磁同步电动机(five-phase permanent magnetic synchronous motor,FPMSM)在发生单相开路故障时仍能继续提供平滑转矩,提出一种基于解析法的容错电流优化控制策略。利用缺相状态下的扩展派克变换矩阵,分别推导了基波和3次谐波同步旋转坐标系下的转矩和铜损方程。针对磁场为正弦和含3次谐波两种情况,分别提出了仅施加基波电流和注入3次谐波电流消除转矩脉动的解析方法,并从最大转矩电流比和最大转矩的角度分别提出了铜损最小和铜损相等原则的容错电流优化方法。最后,得到了适用于各种磁场类型及优化目标的容错电流通用在线生成方法。仿真和实验结果表明所提容错算法可实现对电机转矩和转速的无扰控制。

稀土永磁同步电动机变频调速关键技术研究

针对稀土永磁同步电动机自身特点，基于磁链轨迹控制策略，就他控式ＰＷＭ变频调速系统中效率、谐波、振荡与失步、电机与变频器匹配以及电网电压波动等关键技术进行了研究。提出了最小电流法实现系统最高效率运行和使电机与变频器按最佳压频比匹配的思想，给出了减小电机振荡与抗失步对策，利用谐波抑制技术实现了输出电压波形准正弦化，并使用非零电压矢量自动补偿技术克服了电网电压波动对系统的影响。

基于辅助槽偏移的单相永磁同步电动机齿槽转矩削弱

为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩,提出一种辅助槽偏移的方法。根据齿槽转矩表达式定性分析了槽数对齿槽转矩的影响,以8槽6极内置式单相永磁同步电动机为例,建立该电动机的Maxwell 2D模型,给出开辅助槽和辅助槽偏移的方法,利用有限元法对不同辅助槽尺寸和偏移角度的齿槽转矩进行分析。仿真结果表明,合适的选择辅助槽尺寸和偏移角度对齿槽转矩的削弱具有显著的效果。为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩提供了一定的参考依据。

永磁同步电动机在湿法乙炔发生器中的应用

在湿法乙炔发生器的应用中,永磁同步电动机作为驱动装置,为发生器的搅拌装置提供动力,电动机的精确控制是确保发生器运行、提高乙炔生产效率和纯度的主要条件。展望未来,随着电动机技术和化学工艺的不断进步,永磁同步电动机在湿法乙炔发生器中的应用有望得到更多创新、开发。

单相永磁同步电动机的建模与仿真

根据单相永磁同步电动机的数学模型 ,利用MATLAB提供的Simulink仿真工具构造了单相永磁同步电动机的通用仿真模型 ,并设计了友好的人机交互界面 ,通过仿真实验验证了模型的正确性。

U型铁芯单相永磁同步电动机起动特性

单相电源难以产生旋转磁场,是否具有自起动性能成为电动机设计的关键技术问题.针对该问题采用基于电动机磁场有限元分析的方法,对比分析了具有不同气隙结构U型单相永磁同步电动机的定位转矩,得出采用不均匀气隙和定子铁芯表面不对称开槽产生起动转矩的方法.结果表明,对于定子铁芯内圆不同半径构成的不均匀气隙,不对称程度越大,起动能力越强;对于定子铁芯表面开槽的不均匀气隙结构,气隙越小,起动能力越强.应用M atlab软件对起动特性进行了动态仿真,通过对一台定子铁芯表面开槽U型单相永磁电动机进行的起动试验,验证了理论分析与仿真结果的正确性.

单相永磁同步电动机负载特性的计算

如何准确地计算电机的负载特性是单相永磁同步电动机设计和分析中的一个重要课题.本文论述了副绕组向主绕组变换的方法,然后用对称分量变换和电压迭代法计算正序电流和负序电流,最终计算出单相永磁同步电动机的负载特性.