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。

表嵌-内置式永磁同步电动机的电磁设计

针对表嵌式永磁同步电动机弱磁调速范围小、功率密度低,内置式永磁同步电动机漏磁凸出、转矩波动大等缺点,研究了一种新型表嵌-内置式永磁同步电动机(SIPMSM)。设计了SIPMSM的基本电磁参数,并确定SIPMSM的主要尺寸。建立SIPMSM有限仿真模型,研究分析了电机气隙磁密、额定转矩等特性。计算结果表明,SIPMSM设计合理,各项性能满足设计要求。

永磁同步电动机表贴式转子的永磁体固定结构分析

表贴式转子永磁体安装在永磁同步电动机转子的表面,永磁体本身强度较差,硬而脆;并且电动机运行时会产生机械振动,转子旋转时会产生离心力,因此转子表面的永磁体需要一定的结构或者措施来固定。文章介绍了几种永磁同步电动机表贴式转子的永磁体固定结构,着重分析了表贴式转子上永磁体固定的可靠性和不同固定结构的适用情况。

基于变增益最速梯度下降法的表贴式永磁同步电机位置修正策略

滑模观测器具有响应速度快、鲁棒性强等优点,已广泛应用于表贴式永磁同步电机无位置传感器的中、高速控制系统。然而,具有固定参数的滑模观测器很难在宽速度范围内保持一致的估算精度,而采用基于速度观测器带宽限制的方法进行噪声和扰动抑制会降低电机的动态性能。针对上述问题,该文首先分析滑模观测器估算表贴式永磁同步电机转子位置的误差产生机理,提出一种新型位置误差观测器,主要思想是基于磁链观测进行位置误差连续估算,并采用最速梯度下降法对积分过程进行反馈校正;然后,通过变增益循环迭代优化提高位置误差观测器的速度与准确性;最后搭建表贴式永磁同步电机加载测试平台进行实验,结果验证了所提方法具有位置观测精度高、鲁棒性强的特点。

基于轴线方向不等宽度磁极结构的表贴式永磁同步电机极频振动的削弱

针对一台10极12槽表贴式永磁同步电机的极频振动问题,提出了一种轴线方向不等宽度磁极结构的削弱方案。该方案可以在保证电机转矩密度前提下,有效降低电机的极频振动。首先,根据麦克斯韦张量法,推导出电机径向电磁力的解析表达式,并建立了作用在电机定子齿部电磁力模型;同时,对样机中产生极频电磁力谐波的因素进行了分析研究。然后,通过有限元仿真分析,介绍了利用轴线方向不等宽度磁极结构降低极频电磁力的基本机理,并对优化前后的电机的电磁性能和振动加速度进行了比较分析。最后,研究结果表明,采用轴线方向不等宽度磁极结构能够有效地减弱极频电磁力谐波和振动,同时保持电机的转矩密度,证实了优化方案的有效性。

基于ANSYS对表贴式永磁同步电机电枢直径的分析

本文通过运用ANSYS Maxwell软件对表贴式永磁同步电机的电枢直径进行电磁场参数化仿真分析,全面分析计算永磁同步电机在不同电枢直径下的电磁性能、电机效率和硅钢片、漆包线、磁钢等材料用量。通过软件的仿真计算,得出电机不同电枢直径下的效率、材料用量曲线,从而选出性能优和成本低的高性价比电枢直径方案。

表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机电磁特性对比

为探究不同转子结构对无轴承永磁同步电动机电磁特性的影响,对2台表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机进行对比分析。2台无轴承永磁同步电动机的定子结构、绕组通入的电流、相位、永磁体产生的气隙磁密完全相同。建立了2台电动机的有限元模型,对比分析了永磁磁链、反电动势、电感、转矩以及悬浮力等静态电磁特性。有限元仿真结果表明:表贴式永磁同步电动机永磁体的用量较小,磁链谐波分量较少;内置式无轴承永磁电动机能够产生较大的电感、转矩与悬浮力。

嵌入式永磁同步电动机高频注入法无位置传感器控制研究

采用旋转高频电压注入法实现嵌入式永磁同步电动机无位置传感器控制。将高频电压叠加于基频电压,利用电机磁场凸极属性,从检测电流中滤出含有转子位置信息的高频部分,并且重点阐述了构建数字滤波器以得到电流高频分量的方法。以TMS320F28335为控制核心构建了一个控制系统,并给出了其硬件电路和软件流程。仿真和实验结果验证了原理的正确性和控制的有效性。

表贴式永磁同步电动机转矩特性分析

表贴式永磁同步电动机具有控制特性好、结构简单等优点,特别适合在高精度控制系统中应用,其转矩的线性度和平稳性直接影响控制系统的特性,是电机的重要指标。本文构建了电机的有限元模型,采用id=0的控制方式,对转矩特性进行仿真分析。研究表明,通过对电机使用不同的极槽配合比例、调整电机定子的齿宽和轭厚、改变槽口的宽度均可以使转矩特性得到优化。

基于解析法的表贴式永磁同步电动机电磁场与齿槽转矩的分析

永磁电动机由于结构简单、运行可靠等优点得到了广泛的应用。然而电动机开槽会改变电动机的结构和磁路,导致气隙磁场发生畸变,同时还会产生齿槽转矩,引起噪声和振动。齿槽作用下的电磁场分布可以用有限元法解决,但该方法计算周期较长,计算结果对剖分比较敏感,相较之下,解析法计算时间短,且能给出电动机性能与设计参数之间的数学关系。针对齿槽作用下的表贴式永磁同步电动机的空载磁场,本文提出了一种基于精确子区域方法的解析模型,计算了空载磁场的径向磁密和切向磁密,并根据麦克斯韦应力法得到齿槽转矩,最后经有限元仿真验证了该方法的准确性。

反推式控制在永磁同步电动机速度跟踪控制中的应用

把新颖的非线性反推(Backstepping)控制策略应用于永磁同步电动机速度跟踪控制中,简化了一般系统设计过程,减少了系统控制中调整参数数目,同时保证系统具有良好速度跟踪性能。给出了系统稳定性证明,并通过Matlab仿真和一般PID控制对比,验证了系统设计的有效性和可行性。

分段式永磁直线同步电动机动子位置(功角)和速度的测量

提出了一种连续的分段式永磁直线同步电动机位置(功角)和速度的检测方法。通过在各段电动机的边端槽中附加传感线圈检测动子在运行过程所感应的空载电动势,从中解出动子的位置(功角)和速度。侧重叙述了位置(功角)和速度的测量原理,电枢电流在测量绕组中产生的互感电动势的消除方法,以及试验结果分析。

轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;

异步起动永磁辅助式磁阻同步电动机研究

异步起动稀土永磁同步电动机面临制造成本的挑战。如何在保证电机性能的前提下,用低成本的铁氧体替代钕铁硼永磁材料,是异步起动永磁同步电动机研究中的一个重要课题。本文研究异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电动机,首先介绍永磁辅助式磁阻同步电动机的最大磁阻转矩原理,接着分析其起动特点,最后构建30 kW永磁辅助式磁阻同步电动机模型并进行仿真分析。

基于动子附加绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量

针对隐极式永磁直线同步电动机凸极效应不明显(Ld≈Lq)的特点,提出了基于动子附加高频绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量新方法。在对永磁直线同步电动机基本结构和工作原理分析基础上,推导出了该电机的功率角与动子位置角的关系方程,建立了基于动子附加高频绕组的动子位置角测量数学公式。实验表明,该方法能实现包括零速在内全速度范围内永磁直线同步电动机功率角的测量,具有结构简单、价格低廉、使用方便、响应速度快、测量精度高等优点,特别适宜于由三相交流永磁直线同步电动机驱动的长行程伺服系统或运输系统。

平衡式永磁同步电动机力矩波动直接测试系统的动态特性研究

高精度应用对永磁同步电动机的力矩波动指标提出了较高的要求,对其准确测量有重要的意义。平衡式直接测量方法具有低成本、高分辨率的优点,但过去少有文献对此类测量方法的动态特性进行分析。本文以一套具体测试系统为例,建立其数学模型。通过计算分析,确定了系统能够准确测量的转速范围,然后通过实验验证了理论分析的正确性。最后根据模型给出提高系统性能的建议。

表贴式永磁同步电动机降低温升的分析与措施

针对样机空载电流过大、温升过高、效率低下等问题,通过有限元分析,找出电机温升增高的主要原因,采取措施减少铜耗和铁耗,提高了永磁同步电动机效率,降低了电机的温升。

基于最大推力电流法的凸极式永磁直线同步电动机无速度传感器推力直接控制

针对凸极式直线永磁同步电动机的推力生成机制,本文提出了一种高性能的直线永磁同步电动机伺服驱动——基于最大推力电流法的无速度传感器直接推力控制。这一控制方式充分利用了磁路结构不对称所生成的磁阻推力,并将其与结构简单、响应快速的直接推力控制结合,使得电动机效率得以提高,功耗降低,响应速度更快。仿真实验结果证实了该方法的有效性。

正负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机研究

永磁辅助式磁阻同步电动机是一种具有大凸极比、低空载电动势的内置式永磁同步电机。永磁体的不同安放位置使永磁辅助式磁阻同步电动机呈现出不一样的凸极特性,对电机性能产生影响。首先研究正、负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机的矢量关系,接着讨论磁链完全补偿条件下的最大磁阻转矩利用问题,最后通过有限元仿真分析了永磁磁阻电机的空载磁场、参数特点、转矩能力和恒功率范围等。

动磁式永磁直线同步电动机电磁力分析

结合永磁直线同步电动机的特点,介绍了在超大功率场合的动磁式永磁直线同步电动机的应用结构形式。利用有限元分析方法分析了电动机相关结构参数对电动机推力和齿槽力的影响,得到了齿槽力波动周期的计算方法,以及相关结构参数对电动机推力、推力波动的影响曲线和不同结构参数时的齿槽力波形,实验论证了分析结果的正确性。