基于IWOA-VMD的永磁同步电机匝间短路故障振动信号去噪方法

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)匝间短路故障振动信号易受噪声干扰导致故障特征难以准确提取的问题,提出一种改进鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm,IWOA)优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),并将其应用于PMSM匝间短路故障振动信号去噪。首先在传统鲸鱼优化算法中引入非线性收敛因子、自适应权重和柯西算子,利用IWOA算法对VMD参数进行寻优来实现信号的自适应分解。然后根据多尺度排列熵-方差贡献率最优模态分量选取原则将信号分量分为噪声主导分量和有效信号分量,对噪声主导分量进行非局部均值滤波(non-local mean filtering,NLM)去噪。最后将去噪分量与有效信号分量重构为去噪信号。使用ANSYS有限元软件建立了电机短路故障模型,并搭建了短路故障实验平台,利用该方法对仿真与实测信号进行去噪处理,并与小波阈值去噪等去噪方法进行对比分析,得出仿真信号的信噪比从8 dB提升至20.2738 dB,实测信号的信噪比相较于小波阈值去噪提高了77.01%,验证了所提方法的有效性和实用性。

新型交流调磁型永磁同步电机基本机理及运行特性

以提升永磁同步电机广速域运行性能为目标,提出一种新型交流调磁型永磁同步电机(AC flux-regulation permannent magnet synchronous motor,ACFR-PMSM),相较于传统永磁同步电机,所提电机拥有独立的轴向定子及轴向交流绕组,且转子上设计有凸出的轴向导磁极。该电机的数学模型、等效磁路模型和三维有限元模型分别被建立,并通过对比计算证明了所搭建模型的准确性。另外,通过对该电机等效磁路模型的分析,归纳了电磁性能与径向定子裂比、电机轴径比、永磁体参数的关系,进而完成了该电机关键尺寸参数的优选设计。采用三维有限元分析进行了所设计电机与传统永磁电机的电磁性能对标,结果表明,ACFR-PMSM拥有更优秀的磁场调节能力、更低的永磁体退磁风险及更宽的恒功率运行范围。最后,制造了一台ACFR-PMSM样机并搭建了测试平台,经验证,所制造样机的实测结果与有限元仿真结果的吻合度良好。样机的性能测试结果展现了ACFRPMSM在诸如电动汽车驱动、航空起动/发电系统、新能源发电等需要进行高效磁场调节及高性能宽速域运行领域的广阔应用前景。

基于改进小波包变换和信号融合的永磁同步电机匝间短路故障检测

以永磁同步电机定子绕组匝间短路故障为研究对象,采用定子电流信号和振动信号的频谱特征融合作为匝间短路故障判断依据,结合改进小波包变换算法与快速傅里叶变换,通过LabView软件对采集信号进行处理分析,实现了对该类故障的检测。该改进小波包分析快速算法可以消除频谱混淆干扰,进而得到准确的故障特征。此外,以永磁低速同步电机为对象进行实验,结果验证了该方法的有效性。

采用数字信号处理器的永磁机构同步控制系统

断路器的同步(或相控)操作能有效削弱分合闸所产生的涌流、过电压等暂态冲击,是电器智能化的前沿课题。文中介绍了以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为核心的永磁机构同步控制系统的软硬件设计。该系统实时采集电参数并用有限冲激响应(FIR)数字滤波器检测参考信号零点,针对不同输入指令调用相应的控制算法,使永磁机构在预定相位完成同步投切。整个装置的设计均采用模块化思想,具有必要的抗干扰措施,并能与控制中心通信,便于现场调试与维护。试验结果表明样机运行稳定可靠,达到了预期的设计要求。

永磁同步电机功率驱动电路的分析与设计

以小功率三相永磁同步电动机为控制对象,推导出交流伺服系统中功率驱动电路的设计原理与方法,详细介绍了主电路的拓扑结构和重要元器件的参数设计过程,同时为了便于实现永磁同步电机的闭环控制,为系统的主要信号设计了相应的检测电路,并在此基础上设计了完善的保护电路;此外,为了解决功率驱动电路中电源种类繁多的问题,提出了一种基于开关电源技术的系统电源解决方案;实际应用表明,据此开发的功率驱动电路性能稳定,功能完善,具有很高的可靠性。

永磁同步电机电磁结构及磁场调节技术的综述分析

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有结构简单、体积小、效率和功率因数高等优点,在航空航天、军事国防、装备制造、轨道交通、新能源等领域中被广泛应用。但因永磁磁场调节困难,限制了PMSM在宽调速范围领域的进一步应用。为了实现磁场可调,国内外学者做了大量研究工作,提出了多种适合磁场调节的PMSM电磁结构。首先,建立了同步坐标系下PMSM的直轴等效磁路,分析了PMSM磁场调节机理,总结了PMSM磁场调节方法。随后,针对不同典型结构的PMSM分别建立了直轴等效磁路,总结不同磁场调节方法之间的区别和联系。最后,归纳PMSM磁场调节方法,总结形成磁场调节的统一理论,有利于探索磁场可调的PMSM新拓扑结构,推动PMSM磁场调节技术的发展。

基于DSP的无轴承永磁同步电机检测系统设计

采用转子磁场定向控制策略,设计了无轴承永磁同步电机控制系统。基于TMS320LF2407 DSP设计了数字控制系统硬件,重点介绍了信号检测电路的设计,利用C语言和汇编语言相结合完成了系统的软件设计,并利用CCS2000集成开发环境进行了软件的调试,给出了检测系统的调试波形。试验结果表明,该系统较好地实现了检测功能。

基于DSP的无轴承永磁同步电机检测系统设计

采用转子磁场定向控制策略,设计了无轴承永磁同步电机控制系统。基于TMS320LF2407 DSP设计了数字控制系统硬件,重点介绍了信号检测电路的设计并开发了相关的软件。经相关测试验证,证明该检测系统能满足要求。

线间补偿型匝间短路故障自动容错永磁同步电机故障位置检测方法

定子绕组匝间短路故障是永磁同步电机(PMSM)最常见的故障之一。该故障会造成三相电流不平衡,输出转矩剧烈波动,输出能力下降。故障严重时,过大的短路电流会烧毁绕组。为了解决匝间短路故障产生的问题,课题组此前提出了一种具有匝间短路故障自动容错能力的PMSM。针对该特种电机,提出了一种匝间短路故障位置的检测方法。介绍了电机的特殊结构,并通过数学模型推导出利用电机漏磁路特性和原有定子线圈判别故障线圈所在相的方法。使用ANSYS软件建立电机有限元模型,对电机不同匝间短路情况进行仿真,验证了该检测方法的正确性。

混合式永磁同步电机转子磁路结构研究

针对电动汽车用驱动电机高成本、高温工况条件性能下降及永磁体退磁等问题,开展了双层“C”+“V”形磁障结构、采用钕铁硼永磁体与铁氧体永磁体的混合式永磁同步电机的相关研究。利用有限元方法,重点研究了包括形状、深度、宽度与磁障间隔比例等转子磁路结构关键参数,对电机最大输出转矩能力的影响。研究结果表明,混合式永磁同步电机可以在明显降低成本的前提下,满足当前电动汽车驱动电机的使用要求。

电动汽车中基于双能量源的电机驱动与制动研究

在分析电动汽车车载条件下,基于双能量源的永磁同步电机系统在驱动与制动能量回收过程中的若干特性。与普通电驱动系统的区别在于,该双能量源系统由超级电容和动力电池组合而成,因此双能源的组成拓扑结构和功率分配方案就直接影响到电机驱动和制动的特性。通过给出的组合方式和控制策略,该系统可有效地实现电动汽车加速与制动时为电机提供加速能量以及高效回收电机制动能量,并能够做到能量在超级电容和动力电池的合理分配。仿真结果验证了该系统的可行性与有效性。

基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计

以小功率永磁同步电机(PMSM)为研究对象,结合数字信号处理器TMS320F2812功能特点,给出了一套PMSM驱动控制系统硬件设计方案。详细阐述了功率驱动主电路、反馈信号检测电路以及供电电路的设计,介绍了主要元器件选型和参数计算方法。基于设计的硬件平台,对PMSM调速控制系统进行了测试。试验结果表明,所设计的控制系统硬件设计可靠、性能稳定、控制精度高。

永磁同步电机转子初始位置检测技术研究进展

永磁同步电机凭借效率高、转动惯量小等优势在电机控制领域得到越来越广泛的应用。高性能驱动控制领域要求有可靠和快捷的电机启动过程,因此转子的速度位置信息必不可少。永磁同步电机转子初始位置估算的精确性将直接决定电机能否起动以及电机控制性能的好坏。位置传感器体积大,成本高,对环境敏感,限制了永磁同步电机的应用范围,因此无位置传感器技术逐渐成为研究热点。文中将针对无位置传感器永磁同步电机的转子初始位置检测方法进行论述,分别介绍基于电机自身的磁路结构凸极效应和基于定子铁心的非线性饱和特性的转子位置检测方法以及具体实施方案,并对永磁同步电机的初始位置检测方法进行了总结和展望。

单相交流输入永磁同步电机功率变换电路研究

针对单相正弦交流电源供电的永磁同步电机控制系统的功率变换电路进行研究。对滤波电容、整流管BR的电流以及控制系统主电路的参数进行了分析和计算,并推导出关键参数的计算公式,通过实验验证了电路参数计算方法的可行性。该研究对功率变换电路的设计具有一定的参考价值。

永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计

针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机(PMSM)转子位置检测精度的影响,深入分析了解码电路工作原理,基于角度/速度观测器,设计了一种高精度快响应的旋转变压器信号估算方法。电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码,基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系统,优化了解码电路关键器件参数,提高了PMSM转子位置检测精度。通过1台2.5 kW高速PMSM验证了该算法的有效性和可行性。

风电机组变桨永磁同步电机设计及仿真分析

根据风机变桨系统的要求,确定风电机组变桨永磁同步电机的主要尺寸、定子槽型和转子结构选型.永磁体选材及其尺寸设计,采用场路结合的分析方法,对电机进行磁路仿真、磁静态场和瞬态场仿真,获取符合电机设计技术要求的空载和负载参数,同时根据所得磁密图和电机特性曲线图,对电机性能进行了仿真分析,验证了永磁同步变桨电机电磁方案的正确性.

基于虚拟直流信号注入的内置式永磁同步电动机MTPA控制方法

为了进一步提高内置式永磁同步电动机(IPMSM)的MTPA控制效果,针对现有基于虚拟正弦信号注入的MTPA控制方法存在的不足,综合考虑IPMSM磁路饱和及交叉耦合效应的影响,提出了改进的基于虚拟直流信号注入的MTPA控制方法,避免使用滤波器,能够获得快速的MTPA轨迹跟踪性能。重点分析了q轴静态电感受IPMSM磁路饱和及交叉耦合效应影响导致的误差,在无需已知IPMSM本体参数的情况下,可以对其进行补偿,进一步提高了MTPA控制精度,通过仿真分析验证了该方法的可行性和有效性。

无齿轮永磁同步曳引机封星速度研究

经分析推导给出了无齿轮永磁同步曳引机的封星短路电流、短路功率、封星制动转矩与电梯速度之间的关系,得出了封星短路电流与封星制动转矩之间的关系,并通过实验验证了理论推导的正确性。