两自由度直驱感应电机耦合效应分析和矢量控制建模

两自由度直驱感应电机轴端可以输出旋转运动、直线运动和螺旋运动。本文针对两自由度直驱感应电机的特殊结构与现象,建立耦合模型分析直线部分行波磁场对旋转运动的影响,修正了旋转部分转矩方程与直线部分推力方程。在两自由度直驱感应电机dq坐标系数学模型的基础上,建立该电机的转子磁场定向矢量控制模型,加入对直线部分与旋转部分耦合效应的动态补偿,在Matlab中搭建了该电机的矢量控制系统。仿真结果表明,旋转速度与直线速度能够快速跟踪给定速度,验证了考虑耦合效应动态补偿矢量控制模型的正确性。

两自由度直驱感应电机转子结构设计与优化研究

针对两自由度直驱感应电机(2DoFDDIM)采用实心转子结构其性能指标较低的问题,设计了一种适用于2DoFDDIM的开槽铸铜转子结构。从有限元分析结果可以看出:开槽铸铜的转子结构可以有效改善转子涡流回路进而提高电机性能指标。为了选取转子最优的开槽参数,以2DoFDDIM旋转运动部分为研究对象,引入了田口法实现2DoFDDIM的多目标优化。选取电机的转矩、转矩波动、效率、功率因数、转矩电流比等特性作为优化目标,确定了对优化目标影响较大的参数及其影响因子范围。建立实验正交矩阵,计算开槽参数的因子水平对目标性能的影响比重,从而确定最优的参数组合。通过优化前后特性对比,结果表明优化后2DoFDDIM的综合性能得到极大的提高。

多自由度球形感应电机的驱动控制策略

为实现城市微型电动汽车全方位转向功能,对新型多自由度(multi-DOF)球形感应电机(SIM)驱动控制策略进行仿真。从SIM设计原理和结构特性出发,提出了一种多自由度驱动控制策略。分析SIM转矩输出情况;以球形转子偏转角度为依据,设定4个工作扇区;通过判断球形转子偏转角度所在扇区位置,来调整各定子工作状态;采用直接转矩控制策略,使各定子在球形转子上产生的转矩输出沿目标方向。结果表明:该SIM控制策略可实现2个自由度的旋转驱动控制,且转子无偏转角度限制,同时具有良好的动态特性和跟随性能。从而,验证了驱动控制策略的可行性和合理性。

两自由度直驱感应电机矢量控制系统建模与仿真分析

为解决两自由度直驱感应电机(Two Degree of Freedom Direct Drive Induct Motor, 2DoFDDIM)矢量控制因受端部效应与耦合效应影响而导致解耦错误的问题,提出了一种两自由度直驱感应电机矢量控制策略。该控制策略基于一种考虑动态端部效应与耦合效应的2DoFDDIM数学模型,对其解耦过程进行设计,在线计算修正滑差频率,通过MATLAB软件对2DoFDDIM启动、突增负载及给定转速变化等动态过程进行仿真,结果表明,该控制系统输出转速能够跟随给定,突加负载后恢复稳态时间为0.03 s,转速上升时间为0.05 s,并且能够抑制稳态时的转速波动。验证了控制系统模型的正确性及控制算法的可行性,为该类型电机的控制系统设计提供依据。