不同相移角度绕组对双三相永磁同步电机电磁性能的影响分析

由于双三相永磁同步电机两套三相绕组之间可采用不同相移角度,以一台24槽22极双三相永磁同步电机为例,分析了相移角度对电机性能的影响规律.首先,基于各槽绕组磁动势间的相位关系,推导了在采用单层绕组和双层绕组时,两套三相绕组之间可行的空间相移角度,即0°、15°和30°,并对比分析了不同空间相移角度绕组产生的电枢磁动势频谱;然后,结合电枢磁动势谐波和电机电磁性能之间的关系,通过有限元仿真,验证了0°、15°和30°相移角度的绕组拓扑对不平衡磁拉力、反电势、平均转矩和转矩脉动等电磁性能的影响规律;最后,制作了2台单层和双层空间相移30°绕组的样机,并通过实验验证了理论和有限元仿真分析的正确性.结果表明:空间相移0°存在明显的不平衡磁拉力;空间相移30°电机平均转矩最大,转矩脉动最小.

一种改进型EMF谐波自适应补偿的PMSG无位置传感器控制方法

提出一种改进型反电动势谐波自适应补偿的PMSG无位置传感器控制方法,该方法在滑模观测器SMO(sliding model observer)的基础上引入自适应广义二阶积分器SOGI(second order generalized integrator),减小了反电动势观测中谐波对转子位置的影响,提高了转子位置估计的准确性。由于电机参数的变化和变换器的非线性,在无位置传感器控制算法中含有大量的5、7、11次等低次谐波。使用自适应SOGI取代低通滤波器,对基频信号进行提取,一方面减小了低频谐波含量,从而减小了由低频谐波引起的转子位置估计偏差,同时消除了由滤波延时引起的相位偏差;另一方面提高了系统的跟踪性能,使得相位误差收敛于0。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。

EMF方法分析波导中二极管栅格的等效阻抗

二极管栅格阵列属于波束控制阵列,通过外加控制来改变波束的幅值和相位,可以应用于波束开关、移相器、倍频器及功率合成器等多种微波电路和器件中。文中采用感应电动势(EMF)方法,给出了二极管栅格阵列的单元等效电路,计算出等效阻抗。结果与实测情况较为吻合。

一种抑制力矩电机转矩波动的极槽数选用方法

低转矩波动是力矩电机实现高精度、精细化伺服动作的前提。反电动势高次谐波是引起转矩波动因素之一,推导了正弦波驱动力矩电机极槽数与反电动势高次谐波的关系,通过极槽数选用来减少反电动势高次谐波含量从而实现降低转矩波动。样机试验表明,选用可消除5次谐波的极槽组合可有效降低转矩波动。

EMF Waveform Optimization using the Permanent Magnet Volume-Integration Method

The emf expression can be derived with the PM volume-integration method,allowing easier optimization and prediction of the emf harmonic content.An analytical expression is developed for predicting the electromotive force(emf)waveforms and flux linkage resulting from the motion of permanent magnets(PM)in the case of two cylinders,where the outer cylinder carries a surface-mounted winding and the inner cylinder carries the PMs.The expressions are based on the PM Volume-Integration Method,which uses a volume integral calculated over the magnet volume,rather than the usual surface integral over the coil surface.The specific case of surface-mounted arc PM with radial magnetization is analyzed.An outer cylinder with infinitely thin winding distribution on its inner surface is considered.The chording factor,slot factor and spread factor are included in the analytical expression.The emf waveform and related harmonics are predicted analytically and validated by comparing with a finite element analysis and with experiment.

飞机电动环控用高速电机全速域无位置控制稳定性分析

以飞机电动环控用高速永磁同步电机(High-speed permanent magnet synchronous motor,HSPMSM)控制系统为研究对象,考虑到HSPMSM无传感器控制的研究主要集中在算法实现和转子估计误差消除方面,本文提出了一种基于小信号分析的无传感器全速控制全局稳定性分析和参数设计方法。该方法在扩展反电动势法的基础上设计了位置估计环的参数,并建立了位置估计环和速度环的参数对系统稳定性的影响。其次,本文使用根轨迹来设计I/f控制能够运行的最高转速和扩展反电动势法能够运行的最低转速,以确定算法切换的稳定转速。同时分析了电机参数在高温下的灵敏度。最后,在45 kW、4000 r/min表贴式HSPMSM上进行了全速域电动环控实验。结果表明,本文设计的回路参数和切换转速具有更好的动态和稳态性能,参数的灵敏度与理论分析一致,为HSPMSM的全局参数设计和灵敏度分析提供了可行的思路。

铁路10kV三相电力电缆接地短路电流对通信信号电缆的电磁影响

通过ATP-EMTP软件仿真计算和实验室模拟试验,研究铁路10 kV三相电力电缆短路电流对通信信号电缆的电磁影响。结果表明:电力电缆单相接地短路电流随着电力电缆长度的增加呈线性递增关系,而两相接地短路电流的大小与电缆屏蔽层接地电阻和供电变压器电源容量有关;电力电缆接地短路电流在通信信号电缆上产生感应电动势的大小取决于电力电缆和通信信号电缆平行铺设的长度、电缆间距、接地方式及电流的大小;电力电缆发生单相和两相接地短路故障时会在通信信号电缆上产生较大幅值的感应电动势,随着电缆间距的增大,感应电动势逐渐减小;通信信号电缆屏蔽层经综合地线接地比屏蔽层两端经接地装置接地时的感应电动势要大。根据仿真计算和实验室模拟结果,给出在电力电缆发生短路故障时,在屏蔽层不同接地方式、不同接地电阻、不同电缆间距时通信信号电缆最大铺设长度与电缆间距的关系。

海底瞬变电磁探测技术的装置参数研究及实验

可控源时间域电磁法应用在海底探测,需要确定装置参数,通过实验和理论计算确定了发射频率的最大值;分析了发射线圈的电性对发射电流后沿的影响,确定了作为发射线圈的导线的时间常数应尽量小;对接收线圈的参数及过渡过程进行了理论分析和室内模型实验,理论计算了接收线圈电路模型在发射电流斜阶跃下降和关断后在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的一次感应电动势解的情况,确定了采用并联匹配电阻消除振荡的方法,并依据所分析的装置参数设计实施了海上实验,探测出海底低阻体的准确位置。

一个感应电流电阻抗断层成像的数据采集系统

感应电流电阻抗断层成像(ICEIT)是电阻抗断层成像的一个分支。我们设计并实现了一个基于物理模型的32电极高精度ICEIT数据采集硬件系统。提出了一种新的有效抑制电极引线回路中附加感生电动势的方法。通过采用双引线电极和垂直引线技术,使引线回路中的附加感生电动势降低为未采用前的10%,提高了系统的总体精度。对硬件系统的测量结果表明,对测得的数据经1000次叠加后测量精度优于0.5%。采用重建算法对基于物理模型的测量数据进行图像重构,得到了较为理想的成像结果。

磁悬浮列车中直线发电机感应电动势的计算

对磁悬浮列车中,利用气隙磁场的一阶、二阶齿谐波发电的直线发电机进行了理论分析,导出了直线发电机电枢绕组在两种连接方案下感应电动势瞬时值的表达式,继而导出了满足一阶齿谐波感应电动势同相位的条件,为磁悬浮列车中的直线发电机的设计提供了理论依据。

永磁同步电动机伺服系统电流环优化设计

介绍了永磁同步电动机矢量控制原理和伺服系统的硬件结构。为构成高性能的伺服系统,设计了电流环调节器的形式并选择了合适的参数。针对电机电枢反电势使电机在高速时出现电流环性能变差的问题,在PWM调制器中采用过调制技术,使实际电流能准确快速跟踪给定电流。实验和仿真结果表明,所设计的电流环性能较好,并且经过补偿后的系统是稳定的。所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响,提高和改善电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础。

基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制

提出了基于线反电动势的转子位置检测策略,以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过分析无刷直流电机线反电动势与换相时刻对应关系,得出线反电动势过零时刻即为换相时刻的结论。然后,检测两路线电压和相电流并计算得到线反电动势,进而重新安排换相条件来给出六个换相时刻。在此基础上通过分析线反电动势的计算值与换相时刻的对应关系,采用相移补偿策略来补偿由于滤波引起的误差。相比于相反电动势法,系统减少了一路信号检测电路,不需要移相。仿真和实验结果显示该策略能够准确地给出换相时刻,避免了传统反电动势法在移相过程中带来的误差。

基于动态容值修正的混合型超级电容器SOC估计

作为大规模储能系统的重要组成,混合型超级电容器的荷电状态(state of charge,SOC)估计是能量管理系统必不可少的部分。该文提出一种基于动态容值修正的超级电容器SOC预估方法。首先,利用参数辨识方法求解超级电容器实时电动势,定义不同初始电压放电至相同终止电压的容值为动态容值。其次,设计不同温度、不同电流倍率的实验得到超级电容器不同工况下特性。再次,建立基于动态容值修正的全工况预测模型,修正电动势归一化和电荷再分配现象导致的SOC估计的误差。最后,通过多个温度下的随机变电流放电实验数据,将基于动态容值修正的SOC估计值和电流Ah积分法得到的SOC参考值进行对比,证明该SOC估计方法的准确性。

永磁同步电机永磁体形状分析与优化

本文通过对永磁体形状进行分析和优化使永磁同步电机产生正弦形反电动势。首先在理想条件下利用拉普拉斯方程对永磁同步电机的永磁体形状进行了推导,并提出了两种近似的永磁体形状来代替理想的正弦形永磁体,然后通过对两种永磁体气隙进行有限元分析,可以得出这两种永磁体产生的气隙磁密与标准的正弦形气隙磁密波形比较接近。最后通过对两种永磁体电机的反电动势进行谐波分析得出弧形永磁体较瓦片型永磁体产生的反电动势谐波成分少,更适合用于永磁同步电机。

基于DSP的无传感器无刷直流电动机控制系统实现

介绍了基于DSP的无传感器无刷直流电动机控制系统的设计,系统以反电势法为基础,通过检测电动机三相端电压来实现转子定位和换相,并针对反电势法的局限性,提出了一些改进措施。在具体设计时,遵循硬件软化的思想即简化片外硬件控制电路,主要依靠软件来实现电动机的启动、换相控制及速度闭环运行,提高了系统的灵活性和可靠性。实验结果表明电动机运行稳定、换相性能好,取得了较好的效果。

用于测定钢液低氧含量的双层固体电解质研究

采用“毛坯浆料法”在ＺｒＯ＿２（９％摩不含量ＭｇＯ）管状固体电解质基体表面制备了厚度为１～４μｍ的ＺｒＯ＿２（１０％摩尔含量Ｙ＿２Ｏ＿３）固体电解质涂层，并分别对此在本实验室和美国ＬｅｅｄｓａｎｄＮｏｒｔｈｒｕｐ公司进行了钢液低氧含量的测试。结果表明：涂层没有破坏基体的抗热震性；氧浓差电池电动势的重现性偏差山原来的±７ｍＶ变化到±２ｍＶ；电动势的绝对值提高１０ｍＶ左右；而比日本Ｔｏｒａｙ公司的同类产品提高３５ｍＶ，这说明ＺｒＯ＿２（１０％Ｙ＿２Ｏ＿３）涂层大大降低了基体电解质的表观电子电导。

直驱永磁同步电机均匀退磁性能分析和故障诊断

均匀退磁是永磁同步电机的一种常见退磁故障类型,通过对永磁体不同退磁程度下的电机性能的分析,提出了反电动势(Back-EMF)回转半径法来诊断直驱永磁同步电机(DDPMSM)均匀退磁故障。利用时间延迟嵌入(TDE)技术得到其反电动势的差分相空间图形的坐标数据,并建立了反电动势回转半径的模型。对一台不同运行速度和不同故障程度下的DDPMSM反电动势回转半径进行了仿真计算,得出退磁故障程度与回转半径成线性关系,并用最小二乘法拟合了退磁程度与回转半径和速度相关的数学方程。仿真结果证明,所提出的DDPMSM均匀退磁故障诊断方法的可行性和有效性。

无刷直流电机改进型SEPIC电路研究

无刷直流电机在换相过程中产生的转矩脉动,已严重阻碍其在航空、航天等尖端领域的广泛应用。通过研究无刷直流电机在换相过程中产生转矩脉动的成因,提出了一种改进的无刷直流电机驱动系统电能变换器拓扑结构,该拓扑结构在传统单端初级电感变换器的基础上嵌入一个电容与二极管的并联电路,有效提高了输出电压,减小了开关电压应力。同时在系统非换相运行过程中根据变化的速度调整电压,以达到直流侧输出电压与反电动势成正比的目的,从而抑制换相转矩脉动。实验结果表明,该电能变换器拓扑结构能有效应用于无刷直流电机驱动系统,电机在不同速度阶段换相转矩脉动都得到明显抑制。

自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制

考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。

无刷直流电机电枢电流对转子温升的影响

为了研究无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)电枢电流对转子温升的影响,提出一种涡流电势分类估算法。将电枢电流分解为直流分量iDC和交流分量iAC,在空间上,运动的转子会在绕组直流分量iDC的磁动势作用下产生运动电势em;同时在时间上,绕组交流分量iAC的磁动势也会在转子中产生感应电势et。暂不考虑涡流反应,对11kW无刷直流电机典型工作点下,选择转子中最大闭合曲线和最大曲面分别计算运动电势em和感应电势et。在不考虑齿槽影响的前提下,得到运动电势远小于感应电势的结论,认为只要电枢电流连续,负载变化对转子温升影响不大。实验结果验证了上述观点。