基于DSP的新型双凸极电机的控制原理与实现

双凸极电机是一种新型交流无刷电机，它具有结构简单、高可靠性和高速运行能力的优点。本文介绍了基于DSP的双凸极电机调速系统。文中首先介绍了双凸极电机系统的控制原理，为了提高电机的平均输出转矩，利用Pspice软件仿真双凸极电机平均输出转矩与换相角之间的关系曲线，然后分别从硬件构成和软件设计两个方面介绍了双凸极电机数字控制系统的实现方法。最后以实验室一台6／4结构双凸极电机为例，设计构成了一套数字控制双凸极电机调速系统，并进行了系统试验。实验结果表明，数字控制和双凸极电机的结合体现出很好的调速性能。     

双凸极电机转矩脉动的仿真研究

双凸极电机的凸极结构及其供电电源的开关形式，导致了在输出转矩中存在稳态转矩脉动和换向转矩脉动，由于换向转矩脉动对电机性能影响较大，本文主要对影响电机稳态性能的换向转矩脉动及其产生原因进行了详细的分析研究，在此基础上提出了双凸极电机进行电流控制，改变控制参数，采用双拍工作方式以及改变励磁电流波形等几何方法来改善双凸极电机的输出转矩特性，减小输出转矩脉动。数字仿真结果验证了这些方法对减小转矩脉动的可行性。     

航空电励磁双凸极电动机角度优化控制策略

电励磁双凸极电机的传统标准角控制方法,在换相时容易产生负转矩,存在转矩脉动大的缺点;三状态提前角度控制方法,解决了电机在高速工作时的转矩小的不足,但也增大了转矩脉动。通过分析两种控制方法的优缺点,结合传统电机成熟的控制方法,提出了一种应用于电励磁双凸极电机的六状态优化提前角度控制策略,并推导出该控制策略下的最优提前角度。通过仿真和实验验证,该优化策略可以有效减小转矩脉动,并增加电机的转矩,提高了该电机的起动性能。     

电励磁双凸极电机起动全过程励磁控制策略

电励磁双凸极电机由于励磁电流可控制,用于起动工作时理论上能够调节励磁电流实现恒功率控制。但是由于双凸极电机的非线性特性导致其反电势为不规则方波形状,类似直流电机采用相电压反馈控制励磁电流实现恒功率控制困难较大。本文在双凸极电机恒转矩起动阶段,恒流控制励磁电流,根据起动机转速反馈实现控制模式的平稳切换;在恒功率阶段利用三相端电压整流值间接测量反电势来控制励磁电流,实现双凸极电机弱磁控制,保证恒功率阶段电机的出力最大。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

9 kW双凸极永磁电机三相桥式变换器

9kW双凸极永磁电机功率控制器的主电路采用三相桥式变换器。与一般的三相桥式变换器相比，本文的三相桥式变换器因受到电机反电势、霍尔传感器位置信号及特定开关工作方式等因素的影响，工作情况复杂，工作原理也有较大差异。文中阐述了基于理想工作情况下的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器的工作原理，给出了在电机反电势不对称、霍尔传感器位置信号不准确以及输入电压变化等情况下功率变换器的工作情况，实验证明了该变换器分析的正确性。     

电励磁双凸极电机两种电动控制策略的分析和比较

讨论了QFW—18电励磁双凸极起动／发电系统在电动运行时的两种控制策略，对其进行了理论上的分析，井在QFW-18kW样机上进行了实验研究。结果表明，双凸极起动／发电系统在电动运行时通过对两种控制策略的结合，能较好地解决航空发动机在起动过程中双凸极电机与发动机的转速及转矩的匹配问题。     

无刷直流起动/发电系统的起动控制

介绍了用于某型飞机的无刷直流机载起动/发电系统。该系统的起动/发电机采用电励磁双凸极电机,文中通过改进电机结构降低了起动时的转矩脉动,在理论分析的基础上提出了基于转速变化的阶段性角度控制:低速采用标准位置查询起动,中高速采用随转速变化自动改变提前角的角度控制方式,使起动机工作在最佳状态。最后,完成了18 kW无刷起动/发电系统的样机制作及航空发动机的冷开车试验。试验表明:该系统的起动控制策略正确有效,起动转矩平滑,所需电源容量小,效率高,具有良好的起动性能。     

电励磁双凸极电机调速系统的原理与实现

介绍了新型电励磁双凸极电机的结构和原理，然后结合全桥变换器阐述了电励磁双凸极电机的控制方法，接着详细介绍了电励磁双凸极电机转速、电流双闭环控制调速系统的原理和实现方法，最后以一台500W12/8极电励磁双凸极电机调速系统为例进行了系统实验。实验结果表明，电励磁双凸极电机调速系统具有结构简单、控制方便和良好的动静态性能。     

双凸极永磁电机气隙对电机静态特性的影响研究

结合双凸极永磁电机的结构特点及工作原理，在12／8极双凸极永磁电机模型的基础上．采用二维磁场有限元分析法．在取电机气隙不同值的情况下．时电机内电磁场进行了仿真计算，并时计算结果作了分析处理，得出气隙大小影响电机静态特性的关系；时同一台原理样机，在取气隙不同值时时其输出特性进行了实验测试。根据理论分析和实验结果，当确定电机气隙的大小时，须根据负载的特性要求，选择一个合适的值。     

电励磁双凸极无刷直流发电机电压纹波分析

在电励磁双凸极无刷直流发电机结构参数一定,电阻性负载的条件下,考虑到铁芯材料的非线性饱和特性,在二维有限元非线性分析的基础上,通过仿真定量地分析解释了励磁磁场不同时,12/8电励磁双凸极发电机相电压波形在120~180°变化的原因及变化规律,并分析了励磁磁场强弱及电枢反应对发电机输出直流电压纹波的影响及其非线性变化规律,经过实验验证了分析结果的正确性。分析所得结论为电机性能的优化设计提供了理论依据,并对励磁控制的优化具有指导作用。同时,对双凸极电动机控制方式的选择具有指导意义。     

稀土永磁方波无刷直流电动机调速系统的实验研究

稀土永磁方波无刷直流电动机是静止功率变换器和电机设计相结合的产物，本文分析了稀土永磁方波无刷直流电动机的控制性能，指出它具有电机磁定向控制简化为磁极位置控制的特点，从而控制简单又提高控制性能，为此在稀土永磁方波无刷直流电动机调速系统中，采用了两态稳频电流调节器，ＰＷＭ电子换向器，电流分时反馈等具有特色的线路设计，实验结果表明，该调速系统体现了静止功率变换器与电机配合运行的特点，验证了稀土永磁方波无     

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。     

永磁同步伺服电动机的分析

本文首先讨论了气隙磁场、电势、电流波形不同的永磁同步伺服电动机的电磁转矩,并进行了理论和实验分析。结果表明,与变换器联合运行的方波电机具有用材省、出力大、控制简单、优于正弦电机的特点。同时,又指出方波电机具有同有刷直流电机完全一样的电势、转矩表达式和控制特性。文中还讨论了方波电机的结构参数(包括气隙磁场分布的波顶宽、每极每相槽数和电势电流间的相位差)对电磁转矩的影响,为该电机的优化设计提供了依据。最后,为进一步提高性能,使之具有线性的控制特性和大的过载能力,文中提出了一种电枢反应小的不对称转子磁路结构的方波电机。样机实验表明,设计合理,效果好。     

一种新型的五自由度磁悬浮电机

介绍了一种新型的五自由度磁悬浮电机系统，它由两自由度无轴承电机和三自由度磁轴承两个独立悬浮单元构成。其中无轴承电机将悬浮绕组与转矩绕组叠绕在一起，同时实现转矩驱动和转子两自由度径向悬浮；三自由度磁轴承利用单极永磁偏置磁场实现转子轴向悬浮以及两自由度径向悬浮。该电机结构紧凑，有利于向大功率、高转速方向发展。文中介绍了悬浮力产生的基本原理，简要推导了系统数学模型，给出了控制系统框图。最后对实验样机转子在五个自由度上的悬浮情况以及绕组电流变化进行了测量和分析。实验结果验证了所述原理和控制方案的正确性。     

定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究

定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率.为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性.本文采用鲁棒PID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求.实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制.     

一种新颖的电磁式同步电机力矩控制方案

对同步电机直接力矩控制作了进一步的研究，从理论上分析同步电机转矩的产生，并将直接力矩控制思想延伸到电磁式同步电机，讨论了电磁式同步电机直接力矩控制的实现，仿真分析了电磁式同步电机直接力矩控制系统，并阐述了电磁式同步电机直接力矩控制方案较永磁同步电机方案具有的优点；定于磁链幅值不受转于磁链大小的限制，转矩－力矩角曲线线性度更好，转矩变化更快，动态性能更优；转子信号可测，无需复杂的运算和额外的装置辨识初转子磁极位置，仅靠转子激磁电流变化，从定子感应电势即可得到转子位置。此外，采用直接力矩控制更易于实现电机系统的无速度传感器运行。仿真结果表明了系统的可行性和的动态性能。     

无刷直流方波电动机的双闭环控制

介绍一种由稀土永磁方波同步电动机、ＩＧＢＴ逆变器及双闭环控制电路构成的新型无刷直流电动机系统，该系统具有结构简单、力矩脉动小、调速精度高、响应快及调速范围宽等优点。实验结果验证了该电动机系统的优良性能     

基于CRPWM的无轴承异步电动机矢量控制系统

无轴承交流电动机能同时实现旋转和悬浮工作,其潜在的应用价值和复杂的运行控制已成为目前高速交流传动领域一个新的研究方向。本文介绍了无轴承异步电动机工作原理，针对该电机存在非线性、强耦合的特性，能同时实现旋转力矩和径向力控制的基本要求，分析了无轴承异步电动机的数学模型，在此基础上，采用了基于电流调节型（CRPWM）逆变器的电机气隙磁场定向控制系统来实现这两个量的解耦控制，并将这一控制系统进行了仿真。