一种改善BLDCM调速性能的模糊矢量控制策略

针对永磁无刷直流电机(BLDCM)在方波控制时转矩脉动大、电流畸变程度大以及反电势不稳定造成转速波动的问题,在分析BLDCM控制方式的基础上,将这些问题的原因归结于控制时的电流换相以及反电势并非理想方波电势。基于此,针对电动汽车BLDCM提出一种基于模糊控制的无刷直流电机矢量控制调速策略,此策略使用模糊控制器对转速误差进行调节,进而增强系统的调速性能;使用矢量控制取代方波控制,进而克服转矩脉动、电流畸变以及反电势不稳定等问题。实验结果表明,所提出的控制策略能较好地抑制转矩脉动,并使电流以及转速更加平滑稳定。

转子结构对高速无刷电机转子涡流损耗的影响

针对转子涡流损耗在高速电机中比较严重的问题,通过有限元分析研究了永磁体分块对转子涡流损耗的影响.分析表明:当永磁体周向宽度小于谐波磁场在永磁体中的透入深度时,永磁体分块能有效地减小永磁体中的涡流损耗;反之,永磁体分块会使永磁体中的涡流损耗增加.利用涡流磁场的屏蔽作用,在转子保护环和永磁体之间增加一层电导率高的铜片.尽管铜片中会产生涡流损耗,但该涡流产生的磁场抵消了气隙磁场的谐波分量,使永磁体、转子铁心以及保护环中的损耗显著减小,整体上降低了转子涡流损耗.

永磁无刷直流电机消除逆变环流的弱磁性能研究

分析了造成永磁无刷直流电机弱磁运行区间过窄的一个关键因素——逆变电路环流;提出了一种新型驱动拓扑电路,此新型电路结构在传统三相逆变桥的基础上,在每个半桥臂下方反向串联一个相同的功率器件,同步控制其通断,达到消除逆变环流的效果。通过与传统逆变电路拓扑的对比,分析了此新型电路拓扑消除环流的原理,并对传统驱动拓扑电路和新型驱动拓扑电路进行了对比实验研究。结果表明,此拓扑电路消除了环流,进而消除了弱磁区间环流引起的负转矩。实验中永磁无刷直流电机的弱磁调速比从传统电路的1.22增大到2.58,有效地扩展了永磁无刷直流电机的弱磁调速范围。

电动汽车用内置式永磁无刷直流电机设计研究

设计一台电动汽车用内置式永磁无刷直流电动机,分析气隙尺寸、永磁体厚度、定子绕组匝数等主要结构参数对电机效率、转矩电流比的影响,针对电动车辆复杂的工况对比分析不同负载率下电机的运行性能,完成优化样机研制及测试.研究结果表明:在机械加工能力允许的前提下,适当减小气隙长度可提高电机低速区性能;在兼顾成本的同时,适当增加永磁体用量可提升电机整体性能;适当减少绕组匝数可提高电机高速区性能,但会导致低速区的转矩电流比下降.电机在额定负载时整体效率最高,说明设计方案对额定点的选取合理;转矩电流比随负载率的增加而增大,分析认为这与输出转矩中的磁阻转矩分量有关,这是内置式永磁电机与表贴式永磁电机的一个重要区别,设计需要特别注意.样机测试结果表明:恒转矩区和恒功率区的转矩、功率都满足驱动系统要求.

混合励磁无刷直流机的应用

交流永磁电机在定子中加入励磁线圈 ,构成一种可调磁场的混合励磁电机。

基于永磁同步电机的无刷直流电机建模仿真

以无刷直流电机的内部结构和数学模型为基础,提出一种基于MATLAB/Simulink模块库中永磁同步电机(PMSM)模块的无刷直流电机(BLDCM)建模与仿真新方法。在MATLAB/Simulink中,通过建立独立功能模块,并结合Simulink模块库下PMSM模块和通用电桥模块等,对该模块进行有机整合,搭建出BLDCM系统仿真模型。该模型采用双闭环控制,外环为速度环,采用PI控制,以稳定转速和抗负载扰动;内环为电流环,以稳定电流。仿真结果证明,采用PMSM仿真BLDCM,在建模过程中具有简洁高效且模型更加精确的优点,此模型为改进其他控制算法提供了建模仿真基础。

共直流母线开绕组的少稀土混合磁材料永磁无刷电机系统零序电流抑制策略

为提高少稀土混合磁材料永磁无刷电机的功率密度和转矩输出能力,采用了新型共直流母线开绕组的逆变器拓扑结构。该结构会在电机绕组内产生零序电流,一定程度上影响了电机的运行效率和稳定性。为此,提出了一种解耦空间矢量脉宽调制法,有效提高了电机端电压利用率。对共直流母线情况下共模电压和零序反电动势均会导致3、9次电流谐波的问题,采用了具有针对性的重复控制器对零序电流进行闭环控制,在简化控制系统结构的同时,有效地解决了共模电压和零序反电动势的影响。最后,通过试验验证了所提方法的正确性和可靠性。

三次谐波法控制的高速无刷电机转子结构研究

根据三次谐波反电势控制法对电机设计的要求,对平行充磁且极弧系数小于1、平行充磁且每极分2块、径向充磁且极弧系数为1共3种转子结构进行了研究.研究发现第一种和第二种结构均能在电机相绕组中产生足够大的三次谐波反电势.同时还对3种不同的转子结构引起的额定负载转矩下的转子涡流损耗进行了对比研究,结果表明,第三种结构引起的转子涡流损耗小于第一种结构,第一种结构引起的转子涡流损耗小于第二种.但是第三种结构应用较少,因为永磁体充磁时需要专门的工装夹具,加工困难.第一种结构和第二种结构容易实现.采用第一种结构制作了一台样机,并进行了实验验证,实验表明了设计的正确性.

分数槽永磁无刷直流同步电机特性分析

分数槽永磁无刷直流同步电机是一种具有高功率密度、良好调速性能的永磁同步电机。建立了一种分数槽永磁无刷直流同步电机的有限元模型,分析了极弧系数和永磁体偏心距对齿槽转矩和转矩波动的影响,并研究了在电压源供电模式和电流源供电模式下电机转矩的波动状况。结果表明,合理的极弧系数和永磁体偏心距能使电机的齿槽转矩和转矩波动明显削弱,并且电流源供电模式下电机的运行特性较好。

无刷直流电动机转子涡流损耗及其对温度场影响

转子涡流损耗主要由绕组电枢磁场的空间谐波和时间谐波以及槽开口引起的气隙磁阻变化产生。表贴式永磁无刷直流电动机由于其永磁体和保护套材料具有较好的导电性能,因此会在转子内产生一定的涡流损耗,引起转子发热。采用时步有限元方法,针对一台额定功率30 kW、4极3相,额定转速8 000 r/min的表贴式永磁无刷直流电动机,分别计算了空载和负载时转子永磁体及保护套内的涡流损耗。同时也对比分析了将保护套材料由不锈钢改为碳纤维后,转子内涡流损耗的变化情况,研究了保护套材料属性对损耗及温度场的影响。通过与样机温升实验的数据对比,说明该涡流损耗计算模型有一定的精度和准确度,对电机的优化设计具有指导意义,有较好的工程应用价值。

飞轮储能系统充放电过程建模与仿真研究

发展智能电网的目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网,其中与之相配套的一个很重要的核心环节就是发展大规模的电力储能装置。大容量电力储能装置对电网的合理使用起"削峰填谷"作用,并有效提高供电可靠性和电能质量。绿色高效的飞轮储能技术由此越来越受到重视。对飞轮储能技术进行分析,采用永磁无刷直流电机和独立的充放电电流变换器搭建了系统的充放电电路。其中,充电采用转速电流双闭环控制策略,电流内环采用滞环控制方式;放电采用闭环Boost控制方式。采用Matlab/Simulink搭建了飞轮储能系统的充放电模型,实现了系统充放电过程的仿真,据此验证所采用电路拓扑和控制方法的可行性。

紧圈对无刷直流电动机转子损耗及温升的影响分析

表贴式无刷直流电动机的永磁体和紧圈如果采用电导率较高的材料,在时间和空间谐波的影响下可能会产生明显的涡流损耗。利用有限元法计算了紧圈分别采用不锈钢和碳纤维两种电导率不同材料表贴式无刷直流电动机的转子涡流损耗,基于计算得到的涡流损耗利用解析集总参数热网络法对两台电机进行了热场分析,并通过实验验证了仿真结果。通过研究发现,采用碳纤维紧圈的电机转子涡流损耗明显减小,转子发热有效改善。

直驱型电动舵机电流环优化设计

针对直驱型电动舵机的特性,采用电流参考波形优化控制法来减小分数槽集中绕组永磁无刷直流电机的转矩脉动,优化设计电流环提高电流响应速度是该方法的关键。为此,建立了分数槽集中绕组永磁无刷直流电机的数学模型,在分析P型电流环和最速电流环控制优缺点的基础上,设计了次速电流环控制器。最后,对系统进行了仿真。仿真结果表明,次速电流环具有调节速度快、抗干扰能力强等优点。

永磁无刷直流电机驱动器并联系统环流的抑制

驱动器并联方式能有效扩大驱动容量,但该方式容易引入环流。为了抑制环流,分析了两个独立电源供电的两台驱动器并联结构系统,阐述了环流的特性,并提出了基于环流反馈的控制结构。这种控制结构通过环流的反馈,只需要控制调整其中一台驱动器,就可减小两台驱动器输出电压的差异,实现环流抑制。仿真结果表明:这种控制结构降低了控制的复杂性,能够抑制环流,实现独立电源供电的无刷直流电机驱动器并联。

永磁无刷直流电机换相转矩脉动的抑制研究

永磁无刷直流电机因其自身结构与换相方法的特质,导致其在运行过程中存在较大的换相转矩脉动,阻碍了它在高精尖领域中的运用.针对这一问题,本文将通过滞环电流控制策略对实际相电流与给定的参考电流进行实时对比,使电机能够获得合理的触发信号.最后,利用MATLAB软件进行仿真验证,该策略成功地削弱了换相转矩脉动,完善了永磁无刷直流电机的工作特性.

光伏水泵系统用永磁无刷直流电动机特性的分析方法

采用直流法、交流相量法与相变量仿真法解决了光伏水泵系统用永磁无刷直流电动机动静态特性的分析问题。着重分析了电压型逆变供电无刷直流电动机的调速与转矩特性以及用相变量仿真计算的动态特性。获得了逆变器触发角跟随整定及电流滞环控制等准则。

铜屏蔽层对高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗和应力的影响分析

在永磁体和保护套之间增加高导电铜屏蔽层,能够降低非同步旋转的时间和空间谐波在高速永磁无刷直流电机转子中产生的涡流损耗。首先验证不同厚度的铜屏蔽层对降低转子涡流损耗的效果,建立包含铜屏蔽层在内的多层环形结构的转子应力计算流程,并提出一种计算铜屏蔽层内外接触面预置过盈量的方法,计算过程均考虑到预置过盈量、旋转离心力以及温升对应力的影响。在此基础上,分析铜屏蔽层厚度对转子各层部件最大应力的影响。通过有限元仿真以及样机测试,验证了分析方法的有效性。

弹射用无刷直流直线电动机换相推力波动分析

电磁弹射用永磁无刷直流直线电动机一般工作在加速和减速的暂态下,电流较大,以往关于换相推力波动的分析结论误差较大,需要加以研究。在充分考虑影响永磁无刷直流直线电动机换相推力波动各种因素的基础上,推导了适合在大电流条件下,具有普遍意义的换相期间各相电流波动、换相持续时间和换相推力波动解析式。与以往结论进行了比对,指出电流较大时结论更能反映实际情况。最后通过系统仿真对上述表达式的正确性进行了验证。

永磁无刷直流电机控制系统的研究

为了提高永磁无刷直流电机的可靠性和稳定性,设计了一款以STM32单片机为核心的永磁无刷直流电机控制系统,采用了通过续流相电流斜率阈值的方法来检测反电势过零点,以此来获取转子位置,确定换相时刻,实现电机平稳运行。实验结果表明该方法能准确有效检测相反电势过零点,系统运行稳定可靠。

减小无刷直流电动机永磁体涡流损耗的设计

研究了无刷直流电动机永磁体内涡流损耗产生原因及减小方法。建立了10极/12槽电机的有限元仿真模型,在二维及三维场中对永磁体涡流损耗产生因素及分布特性进行分析,分别对定子和转子进行结构优化设计,介绍了可行的、易于实现的减小永磁体涡流损耗的办法。