基于场路结合的姿控飞轮驱动电机

常规的姿控飞轮驱动电机的设计只能基于经验通过重复计算得到设计参数,且无法得到最优参数。本文以磁路法和有限元法(FEM)为基础,提出以驱动电机的有效径长比为核心的姿控飞轮驱动电机的设计方法。设计磁路时,首先基于电机的等效电路建立径长比与表征电机性能的参数之间的计算模型,然后采用拉普拉斯方程的有限元法计算气隙磁通密度和电感用于精确分析电机性能。采用该方法设计了一台5Nms轮毂驱动型飞轮电机,仿真分析了电磁转矩脉动和机械特性曲线。结果显示其调节特性的理论计算值与试验值一致,电磁结构的最大设计误差为2.9%。该方法适用于姿控飞轮驱动电机的设计,且具有准确、简洁和快速的特点。

室外巡检机器人的磁导航系统设计及实现

为了提高室外巡检机器人的导航精度和稳定性,基于磁钉磁场分布特性,设计了一种新的磁导航系统.首先根据巡检机器人室外磁导航需求,确定了磁钉材料、形状、尺寸及其排布方案;接着针对磁钉磁场强度设计了磁钉检测装置;然后对检测装置输出信号进行消抖滤波,并根据磁钉磁场分布构建了磁场比值函数,以及机器人相对于磁钉的横向偏差函数;最后以横向偏差为变量设计出巡检机器人磁导航的可变参数PID控制器.3种路径环境下的实验测试结果表明:与定常PID控制相比,基于可变参数PID控制的机器人横向偏差平均减少76.8%,轨迹标准差平均提高69.8%,且无脱离路径现象,说明机器人磁钉导航的准确性和稳定性,进而验证了所设计磁钉检测装置以及导航控制算法的有效性.

基于DSP-FPGA永磁同步电机MTPA弱磁控制研究

永磁同步电机(PMSM)由于其高功率密度、高可靠性的优点,在轨道交通领域得到广泛关注。在此首先对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)的数学模型进行分析,在此基础上针对IPMSM直、交轴电感分量不相等的特殊结构,为充分利用磁阻转矩,提高系统的效率,采用最大转矩电流比(MTPA)控制算法。其次,为拓宽PMSM的调速范围,在基速以上时采用弱磁增速控制算法,同时为在较低的开关频率下获得优良的电流谐波性能,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)与特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)结合的多模式调制算法。最后,设计搭建了以TMS320C6748型DSP及SPARTAN6型FPGA为核心的控制器,并结合RT-LAB半实物实验平台,验证理论分析的正确性和有效性。

电动汽车用IPMSM矢量控制策略研究

针对电动汽车用内置式永磁同步电机(IPMSM)采取不同矢量控制策略时优化效果不同现状,首先进行了电动车用IPMSM数学模型以及不同矢量控制策略的原理阐述和研究。在仿真平台上分别采用id=0控制策略、转矩/电流比最大控制策略(MTPA)和弱磁控制策略进行IPMSM矢量控制系统仿真模型的搭建,仿真结果表明,不同控制策略具有不同特点,得出基速以下IPMSM采用MTPA比采用id=0控制策略具有更优效果,基速以上采用弱磁控制控制策略能够拓宽IPMSM的转速范围的结论。

基于偏置/控制磁场比例约束的单边混合型轴向磁轴承设计

立式电机通常利用混合型轴向磁悬浮轴承对轴向进行卸载和悬浮控制,由于混合型轴向磁轴承中永磁体与控制绕组的结构分布影响其悬浮控制性能,因此需要从偏置和控制磁场的角度对其进行结构设计。分析了一种用于立式电机的新型单边混合型轴向磁悬浮轴承的结构和工作原理,并从电磁场理论计算出发,借鉴电机设计方法,提出了一种以偏置磁场与控制磁场的磁场比为约束条件,动静态承载荷、悬浮刚度为目标进行参数设计。最后通过Maxwell有限元仿真验证了参数设计方法的合理性与有效性。

基于流变仪的高精度宽调速永磁同步驱动系统

为了确保钻井液流变仪的测试系统能够在恶劣环境下正常工作,设计了一种能够在宽广范围内速度连续可调且速度分辨率高的驱动系统.在电机本体方面采用分数槽结构,通过选取合适的极槽配合并对气隙磁密波形进行优化以削减其谐波含量及电机的齿槽效应,提高电机的速度分辨率和运行平稳性.在控制方面采用恒压频比控制方式,同时结合无位置传感器控制算法与空间矢量脉宽调制技术,以提高系统开环控制精度.基于所建立的电机及其控制系统的耦合仿真模型进行的分析表明:对分数槽电机系统的动态特性进行优化后,可使得电机在较宽的转速范围内平稳运行且具有很高的速度分辨率,能够满足流变仪对驱动系统的要求.

10kV混合式磁偏置高温超导限流器性能实验研究

近年来,随着电力负荷的快速增长,故障电流水平迅速上升,传统的断路器容量已不能满足要求。利用高温超导的失超特性对电网进行实时保护,不仅可以降低断路器的容量,而且可以提高电网的安全性。介绍了一种新型的偏置磁场自触发超导故障限流器,该限流器主要包含一个双分裂对称绕组的电抗器和多个无感高温超导线圈模块。然后搭建了SFCL磁体的临界电流、交流损耗和工频过电流实验测试系统,对SFCL无感超导单元的临界电流、交流损耗和工频过电流特性进行了实验研究。工频限流测试结果表明:故障后第1周波限流比为43%,第二周波限流比为90%,验证了该SFCL的有效性和技术可行性。

基于智能仓储重载AGV运动控制系统研究与实现

自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)是智能仓储系统中的重要的组成部分。然而当前AGV多以轻载为主(1.5T以下),无法满足重载情况需求。由于重载AGV和轻载AGV控制系统在控制性能、安全性能需求上均存在差异,适用于轻载AGV的运动控制方法无法满足重载AGV的要求。为解决此问题,针对智能仓储可靠性高、安全性高、载重性高的需求特点,设计一款实用型全向重载AGV运动控制系统。系统以工业控制计算机为控制核心,采用全向舵轮进行了运动学模型分析搭建和运动解算;并提出一种基于序列磁场比值的模糊PID控制器算法实现轨迹跟踪。为了验证提出算法在全向重载AGV运动控制系统中的安全性、可靠性与载重性能,使用此系统进行实验验证,结果表明其安全性、可靠性、载重性能均可满足智能仓储运输使用需求。