Sensorless Vector Control of Parallel-Connected Multiple Induction Motors Fed by a Single Inverter

A method of improving the stability of multiple-motor drive system fed by a 3-leg single inverter has been devised that employs the averages and differences of estimated parameters for field-oriented control. The parameters of each motor (stator current, rotor flux, and speed) are estimated using adaptive rotor flux observers to achieve sensorless control. The validity and effective of the proposed method have been demonstrated through simulations and experiments.

双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

双并列转子永磁同步电机转矩脉动产生机理及抑制

双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明了N-S型转子结构的优越性。在此基础上,开展了转矩脉动产生机理研究,按照影响因素不同,逐次分析了齿槽效应、端部效应、永磁齿轮效应以及绕组参数不对称对电机转矩脉动的作用机理,构建了各个转矩分量的解析表达式。通过有限元模型,验证了理论分析的正确性。针对产生转矩脉动的不同分量,提出了相应的抑制方法,其中抑制空载转矩可以通过优化电机的结构参数来实现,抑制纹波转矩可以通过优化绕组位置分布来实现。搭建样机实验平台,验证了分析模型的准确性。

混合转子永磁电机双风道冷却系统设计

混合转子永磁电机具有高功率密度的优势,但也导致电机散热空间和散热能力不足等问题。为此,根据其特有的转子结构提出一种双风道冷却系统,并采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法对电机温度场进行验证。首先,根据电机损耗和尺寸设计一个适合双风道的轴流风扇。其次,对不同进、出风口的结构参数进行仿真,对比和分析仿真结果,选出冷却性能较好的参数组合。最后对单风道和该参数组合下的双风道进行数值模拟,仿真结果表明,使用双风道冷却结构后电机散热能力显著提升。

计及转矩储备的车用双转子电机转矩控制策略

针对电机定子电流变化率受到定子绕组电感的制约,进而影响电机转矩的快速变化的问题,提出了一种计及转矩储备的车用双转子电机转矩控制策略。首先,推导了双转子电机的数学模型,分析了转矩空间变化率的基本表达式及其与矩角特性之间的关系;其次,基于永磁电机的矩角特性,制定了计及转矩储备的电流控制策略,即在转矩快速变化之前预先加载定子电流,使得转矩快速变化阶段可保持定子电流恒定,以便通过转子的旋转带动转矩角的变化来实现转矩的快速输出;最后,搭建了转矩储备控制策略的仿真模型和实验台架,通过仿真和实验验证了所提出控制策略的正确性与可行性。

并列式双转子混合自励磁电机励磁源参数优化设计和磁场调节特性分析

针对永磁同步电机气隙磁场不可调以及传统电励磁电机的效率低等问题,提出了一种新型并列式双转子混合自励磁电机。首先,该电机利用谐波激励原理,通过调节谐波电压可灵活调整励磁电流,在中高速域更容易实现弱磁扩速。其次,保证功率不变的前提下,先分析两部分各占的比重,再分别对励磁源参数进行优化设计。最后,通过调节励磁电流的大小与方向且利用二维有限元模型对所提电机的性能进行验证。仿真结果证明:所提电机具有较好的调磁能力,在弱磁情况下,反电动势幅值接近于0,可以有效实现转速调节。

一种用于空间系绳卷取的自适应机构

针对空间绳网系统的缆绳收口要求,介绍了一种由双转子电机、双卷筒和自由导绳套筒组成的自适应缆绳卷取机构,给出了机构的设计思路。通过建立其系统动力学方程,据此得到系统各状态变量的稳态解,理论和实验分析缆绳卷取过程的特性,证实此卷取机构的有效性和一定的适应性,为类似空间绳系的卷取机构设计提供参考。

对转双转子电机在电动汽车上的驱动特性

研究了一种基于对转双转子电机的电动汽车驱动系统,并对其进行数学建模和仿真分析.分析了双转子电机左右输出轴及传动机构转动惯量的差异对汽车驱动的影响,建立了基于双指数模型的纵向附着系数计算模型.通过理论推导结合仿真分析发现:基于对转双转子电机的驱动系统具有转弯差速功能,转弯时电磁转矩不变;内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异对电动汽车的驱动加速度影响很小,在滑移率较小的情况下,汽车两侧车轮几乎具有相同的加速度、速度和滑移率变化量;只要把内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异控制在较小的范围内,即使在汽车完全打滑的情况下,汽车两侧车轮的加速度和速度也相差不大.

采用分体式双转子电机的混合动力系统的控制

针对装有分体式双转子电机的混合动力汽车传动系统的结构,考虑主、副电机的机械耦合关系,建立了分体式双转子电机的数学模型.利用直接转矩控制方法对分体式双转子电机的主、副电机分别进行转速差和转矩差控制.通过Matlab/Simulink建立仿真模型并进行仿真.仿真结果表明,主、副电机能够根据内燃机和负载的转矩变化进行转矩合成控制,同时主电机的内转子转速能跟踪发动机转速,副电机转速能跟踪负载转速,实际车速能跟踪目标车速.

混合动力汽车用新型磁通切换双转子电机性能分析

设计一种混合动力汽车用新型磁通切换双转子电机,提出一般设计优化方法并分析其电磁性能及动态特性。首先,介绍了此双转子电机的结构及工作原理。然后,针对此类双转子电机的设计与优化提出了一般的设计方法及优化原则。最后基于有限元分析软件分析此新型双转子电机静态及动态特性,包括电机电感特性,空载特性,转矩特性及电机效率。研究结果表明该双转子电机内外耦合程度很小,具有较高的功率密度、效率和可靠性,控制灵活,并能解决中间转子散热困难这一技术难题。该研究为此类双转子电机优化设计及其控制策略的研究提供了理论基础。

基于双转子电动机的混合四轮驱动系统

在研究现有混合动力驱动系统的基础上,提出一种基于双转子电动机的机一电桥间混合四轮驱动系统。该系统由机械桥和电动桥构成,通过桥间动力综合控制,两桥可以单独或共同驱动车辆行驶,其中电驱动桥由双转子电动机加上减速换向机构组成,可以实现驱动、差速、能量回收等功能。在分析双转子电动机工作原理的基础上,建立其数学模型,并进行模拟负载突变及车辆转弯下的性能仿真。以某运动型多功能汽车为例,利用Matlab/Simulink软件进行原型车和新方案的对比性能仿真。仿真表明:在保持动力性相当的前提下,新混合动力方案在经济性方面有较好的改善,百公里油耗比原型车在高速、城市工况下能够分别下降10.58%、21.87%。

双转子电机在并联混合动力构型中的应用研究

随着人们对新能源汽车节能要求的提高,双转子电机因其功率/转矩密度高而逐步引起了人们在混合动力汽车开发方面的关注。以一种基于双转子电机和行星齿轮机构的并联混合动力系统为研究对象,结合双转子电机的工作原理及行星齿轮机构的工作特性,运用等效杠杆法对其功能原理进行了系统分析,结果表明,通过双转子电机和行星齿轮机构可以实现包括驻车启动发动机、驻车发电、纯电驱动行驶、纯电驱动启动发动机、发动机单独驱动、发动机驱动发电、联合驱动和制动能量回收在内的8种功能,研究成果可为双转子电机在混合动力汽车中的应用提供理论参考。

双转子电机驱动系统对电动汽车操纵稳定性的影响研究

对电动汽车用双转子电机驱动系统进行简化建模,利用8自由度整车模型,通过仿真高速加速工况和低速加速工况,针对前驱和后驱车型双转子电机中内、外转子转动惯量不均衡对整车操纵稳定性的影响进行了分析。提出利用交叉四驱方式减少此种转动惯量不均衡造成的不良影响。仿真分析表明,四驱车型较前驱和后驱车型侧向稳定性显著提高。

MW级双并列转子低速永磁直驱电机设计方法与性能分析

针对二辊式轧机、双螺杆泵等并行同步对驱类设备存在体积庞大、主从动轴同步性差且需要定期维护等问题,提出一种双并列转子永磁电机直驱系统,整个传动系统更加紧凑高效。结合工程需求,构建了双并列转子永磁直驱电机的基本结构,定义了双并列转子永磁电机定子耦合区内的设计关键参数,并基于等效磁路法对耦合区磁路分布进行了分析,从定子分块规则和冲片几何结构的角度出发,建立了耦合区内耦合角的确定方法。对一台额定功率为1 200 kW、额定转速为20 r/min的双并列转子永磁直驱电机进行了电磁设计,通过数值仿真对所设计的电磁方案进行了校核分析,探讨了占空角大小对转矩脉动和转子所受不平衡电磁力的影响,为双并列转子永磁直驱系统的研发奠定了基础。

双转子PMSM无传感器复合控制方法研究

为了使双转子永磁同步电机(双转子PMSM)在全速域实现无传感器精确控制,研究了该种电机双转子位置的复合自检测方法。结合面贴式双转子PMSM的结构,在低速区采用脉振高频电压注入法确保检测精度,高速区采用模型参考自适应法确保动态响应。将两种方法的优势相结合,设计出无传感器复合控制系统,并给出了速度切换区间和加权切换算法。实验结果显示,这种方法能在高低速之间实现平滑切换,在全速域实现转子位置的准确检测,并保持双转子的等速对转。

双转子永磁电动机有限元分析

在Maxwell环境下对双转子(对转式)永磁直流电动机进行了有限元分析。得到了电机的静态磁场分布,两个转子电磁转矩及电枢绕组电感参数随电流和转子相对位置变化等静态特性。同时分析了电机动态特性,得到绕组电流、对转的两个转子各自所受的动态电磁转矩以及两个转子的转速随时间变化曲线。改变控制主电路中开关管提前导通角,减小了电磁转矩波动范围。为进一步检验对转结构永磁直流电动机的控制系统和电机优化设计的方案提供了途径。

电动汽车用新型双定子无刷双馈电机转子磁链定向控制

随着电动汽车驱动技术的快速发展,双馈电机在该领域的应用得到广泛关注。本文研究了一种新型双定子无刷双馈电机,该电机包括沿径向同轴布置的外定子、双层绕线结构的转子和内定子,具有有刷双馈电机功率密度高、恒转矩恒功率范围宽的优点,同时取消了电刷滑环,使得系统可靠性增加,维护成本降低,因而在电动汽车应用中前景广阔。针对现有无刷双馈电机转子磁链定向控制策略调速范围窄的问题,对基于双同步坐标系的转子磁链定向控制算法进行改进。在Matlab/Simulink仿真环境下搭建驱动控制系统的数学模型,进而研究该系统的动态性能。仿真结果显示该无刷双馈电机可以在宽调速范围内稳定运行,从而验证了模型的正确性和有效性,为实际的双定子无刷双馈电机控制系统提供了参考和依据。

双转子径向永磁电机的设计与有限元分析

介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理及特性,采用解析法分析了其电感参数的计算,并给出了设计依据,最后利用有限元法对所设计的电机进行了静态磁场的分析和电感计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,而电感计算则可看作串联,电感的解析值与有限元计算值吻合得较好,证明了电机分析和设计的可行性。

一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机

提出一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机,用于双螺杆泵、挤压类负载并行对驱机械装备中,该电机取消传动齿轮等驱动设备,解决了动密封问题,可保证负载并行两轴同步性,系统效率得到提升。文中阐述定子连体双转子同步并行直驱永磁电机基本结构与运行机理;提出双转子之间区域为同步区,利用等效磁路法详细分析双转子不同位置时同步区磁路特点及电机电磁关系;提出电机设计方法,分析同步区对电机性能影响。设计制造一台电机进行仿真与实验研究,实验结果表明,所提电机达到直驱负载要求,较原有驱动电机具有效率更高、可靠性更好、密封更完善、体积更小、同步性更高的优势。