正压呼吸防护装备高速无刷电机调速系统仿真研究

在国内疫情防控逐渐放开的大背景下,正压呼吸防护装备对于高密度接触患者的医护人员来说仍至关重要。鉴于高速无刷电机在转速稳定性方面的高精度控制性能,设计了一种自适应模糊控制器,可以降低由于非线性的目标对象而产生的控制误差。在转速环的基础上设计电流环,构成双闭环的控制系统,同基于传统PID控制器的单闭环以及双闭环控制系统进行对比。实验结果表明:在转速环基于模糊PID的双闭环系统控制作用下,其输出转速的动态性能指标均要优于其他两种控制方式,这就意味着该系统的准确性、快速性以及稳定性更为优秀,能达到较为理想的控制效果。

考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗

为了准确计算高速永磁无刷电机绕组交流损耗,考虑导体的趋肤效应和邻近效应,分析了槽内导体的涡流损耗的影响因素,并采用2D有限元研究SPWM调制引起的电流谐波、槽口几何尺寸、导体直径和位置以及并绕根数对绕组交流损耗的影响。计算结果表明,通过合理选择槽口尺寸、导体直径、并绕根数以及载波比可以有效降低绕组的交流损耗。针对永磁无刷电机绕组交流损耗难以从定子铁心损耗、转子涡流损耗以及机械损耗中准确分离的特点,采用在电机三相绕组中串入测试线圈的实验方法,验证了绕组交流损耗和SPWM载波比、导体半径以及并绕根数的关系,实验和有限元计算结果误差在5%以内。

高速永磁无刷电机转子护套周向开槽的有限元分析

转子损耗造成转子局部高温是高速永磁无刷电机的主要问题之一。高速永磁无刷电机的转子损耗主要包括风摩损耗和涡流损耗,而涡流损耗主要由转子金属护套损耗和转子永磁体损耗组成。该文采用有限元的方法分析研究高速电机转子护套开周向浅槽对转子涡流损耗、风摩损耗及温升的影响;同时,分析了转子护套开槽前后的转子护套应力变化情况。通过上述分析,证明在转子护套上开周向浅槽可以有效减小高速电机转子损耗、降低转子温升,且不影响转子护套强度。

高速永磁无刷电机转子振动分析与结构优化

为了降低高速永磁无刷转子振动,提高转子的输出平稳性,利用NX软件建立电机转子三维模型,通过ANSYS Maxwell获得了电机作用在转子上的电磁力,并以ANSYS Workbench为平台对产生的电磁力与转子结构作耦合模态分析,得到了低阶模态频率。通过低阶模态频率与转速频率分析,对电机转子结构作出了优化,并满足转子设计要求。

高速无刷直流电机分立电源控制系统的设计

已有的高速无刷直流电机驱动电源与控制电源使用同一供电装置,以使其在实现功能的同时减少控制系统的体积,实现小型化。但实验中发现,统一供电存在电源信号串扰问题。针对此问题,本文设计了一种高速无刷直流电机分立电源控制系统,首先对电机驱动电源与控制电源进行了分立设计,之后对信号处理系统、信号分配系统和电源保护系统进行了改进设计。使用改进前后的电源控制系统进行了对比实验,结果表明,采用分立电源控制系统后,控制电源可在0~12 V精细控制,驱动电源可在0~100 V之间宽幅输出。改进后控制电源与驱动电源未出现串扰问题,即控制电路不会出现过载,驱动电路不会出现欠载。以上结果表明,电机驱动电源与控制电源的分立设计实现了控制信号的精细化调节,提高了其在运行过程中电信号检测的准确性。

考虑旋转磁通和趋肤效应的变系数铁耗计算模型

为了准确计算高速永磁无刷电机定子铁心损耗,分析不同磁化方式下的磁滞损耗变化规律,以及损耗系数随频率变化规律,提出一种改进的铁心损耗计算模型。该模型借助谐波分析的方法,考虑了电机中交变磁场、旋转磁场以及高频时趋肤效应对定子铁心损耗的影响。利用该模型分析PWM调制电流谐波、永磁体充磁方向,以及磁钢斜边角对高速永磁无刷电机定子铁心损耗的影响。实验结果表明,与传统的模型相比,该模型计算结果更接近于实测值,在高低频时的计算误差均在10%以内。

STRATEGY AND IMPLEMENTATION FOR HIGH-SPEED TORQUE ENHANCEMENT OF BRUSHLESS DC MOTOR

Serious commutation lag occurs when a Brushless DC Motor(BLDCM) operates at high speeds,and this leads to torque decline with ripple.In this paper,an advanced conduction control scheme is proposed which can accelerate the commutation and enhance the torque production remarkably.Besides,an on line adjusting algorithm based on the Golden Section Method is adopted to search the optimal advanced conduction angle.Simulation and experimental results verify the feasibility and effectivity of the scheme proposed.