从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度,采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换,得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量,然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗,并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明,3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量,该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大,合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.

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。

270V高压无刷直流电动机速度闭环控制器

介绍了一种270 V航空高压无刷直流电动机(BLDCM)速度闭环控制器。充分利用BLDCM自身三相Hall传感器的转子位置信息,对三相Hall信号进行逻辑处理来实现倍频,进而提高了电机速度检测的分辨率。给出了高压DC/DC隔离控制电源、Hall信号倍频逻辑和AT89C51单片机等关键电路的设计方法。试验结果表明:电机具有较为平直的机械特性及较好的速度稳定度。

开关频率对高速无刷直流电动机的影响分析

开关器件的工作频率会对无刷直流电动机(BLDCM)的运行产生影响,尤其当六拍中每一拍所含的PWM开关周期数(波头数)较少时。在此通过详细的理论推导对其所造成的影响进行了定性分析和定量计算,指出滞后换相会在开关周期数变少时对电机产生较大的不良影响,并定量给出电机每一拍中含有开关周期的个数与绕组瞬时电流波动幅值之间的对应关系。实验结果验证了结论的正确性。结论为设计高速BLDCM驱动器时选取最优开关频率提供了定量参考。

超高速BLDC高频脉幅调制控制

针对超高速无刷直流电机(BLDC)在高速状态下换相控制精度问题,此处采用新的换相延时方法来优化传统基于反电动势过零点检测的位置估计算法,从而提高位置检测精度,使超高速电机具有更好的动态响应效果,并提出了一种基于改进滑模控制的脉幅调制(PAM)控制系统,对速度控制器进行重新设计。系统整体采用PAM系统实现控制器的高频输出,使BLDC转速平稳,转矩脉动减少。搭建了实验装置,实验结果验证了整个系统的性能。