基于ICKF的永磁同步电机无传感器控制方法

针对在永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)中安装传感器带来的高成本、体积增大、可靠性降低和易受环境干扰等问题,提出采用迭代容积卡尔曼滤波(Iterative cubature Kalman filter,ICKF)算法来估计电机转速和转子位置,并将其应用于永磁同步电机无传感器控制。首先,建立了PMSM在α-β坐标系下的离散数学模型。其次,在Matlab/Simulink环境下分别建立了基于容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman filter,CKF)和ICKF的PMSM转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统仿真模型,并进行了给定转速和加负载两种工况的仿真验证。最后,基于TMS320F28335芯片搭建了硬件实验验证平台。仿真分析与实验结果均表明,迭代容积卡尔曼滤波算法应用于永磁同步电机无传感器控制中抗负载变化干扰性好、电机运行稳定、电机转速和转子位置估计精度高,可满足对电机精确控制要求较高的应用场合,具有重要参考价值和推广意义。     

分数槽集中绕组永磁同步电机设计与分析

分数槽集中绕组永磁同步电机由于转矩密度高、弱磁性能好、齿槽转矩小和效率高等特点,广泛应用于航空航天、电动汽车等领域。本文研究了机载雷达伺服系统用分数槽集中绕组永磁同步电机,建立了电机的解析模型,分析了长径比、裂比、磁密系数等设计参数对电机性能的影响规律。结果表明,电机的输出转矩和质量分别与定子外径D3os,D2os成正比,绕组端部比重与长径比λ成反比,综合转矩密度和绕组端部比重两个因素,λ宜在0.2~0.4范围内选择。当定子裂比γ增加时,转矩密度先增大后减小,为使转矩密度最大,γ宜在0.6~0.8范围内选择。当磁密系数χ增加时,输出转矩先增大后减小,为使输出转矩最大,χ宜设计在1.75附近。基于理论分析和仿真计算,文中设计并加工了一台45槽38极分数槽集中绕组永磁同步电机,最后通过实验测试了其性能。     

基于遗传算法的无传感器永磁同步电机控制优化

基于实数编码遗传算法．实现对无传感器永磁同步电机(PMSM)控制器参数的选取和优化．速度的估计采用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法,以PMSM转子速度的测量值与估计值的偏差信号作为遗传算法自适应度求取的依据,实现协方差矩阵中参数的在线调整,节约了系统协方差参数的求取时间,提高了估计器的估计精度。基于dSPACE的快速控制原型工具验证了该方法的有效性。     

切向结构永磁同步电机辅助磁极的优化

为了减少切向结构永磁同步电机转轴侧永磁体的漏磁,提高气隙磁密,在切向结构永磁同步电机中合理引入辅助永磁体。辅助永磁体相对于切向永磁体的位置有3种．其中以模型b,c较为合理,永磁材料用量适中,对气隙磁通的贡献大。随着辅助磁极永磁体厚度的增加,气隙磁密增加,当永磁体厚度增加到一定值时气隙磁密开始减小（模型b）或几乎恒定（模型c）,即辅助永磁体存在一个合理的厚度,该厚度与电机的极对数有关。     

带扰动观测器的永磁同步电机非线性预测跟踪控制

针对永磁同步电机系统转速跟踪控制问题,基于非线性预测控制方法设计控制系统,使该系统满足高性能控制要求。并将负载转矩作为未知扰动来考虑,利用扰动观测器得到其估计值,从而提高系统鲁棒性。仿真实验结果表明,本文方法能够快速准确地实现转速跟踪,并提高系统对负载转矩扰动的鲁棒性。     

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。     

基于正负序分离的无轴承永磁同步电机位置传感器容错控制

无轴承永磁同步电机（Bearingless permanent magnet synchronous motor, BPMSM）凭借无接触、无磨损的优异性能在工业生产中获得广泛应用,对旋转和悬浮的精确控制是保证其稳定运行的关键,需实时获取高精度的转子位置信息以实现切向力矩和径向悬浮力的解耦。为保证位置传感器故障情况下BPMSM稳定运行,文中提出一种基于正负序量分离的BPMSM传感器容错控制方案。首先,结合BPMSM数学模型,分析传感器故障对电机转矩和悬浮系统的影响。在此基础上,提出一种基于过零点检测的故障诊断函数,实时监测传感器信号故障。其次,引入旋转坐标系分析传感器信号中正序分量和负序分量的特征,分离出正序分量并提取其中的转子位置信息,构建位置检测容错系统完成故障信号到容错策略的切换,实现BPMSM在传感器故障情况下的稳定运行。最后,基于一台BPMSM实验样机对所提方案的有效性进行了充分的仿真与实验验证。     

基于FEM-SPH自适应耦合方法的蓝宝石DOP性能研究

为了提高弹丸侵彻类高速冲击仿真的精确度,本文利用有限元法（Finite element method, FEM）-光滑粒子流法（Smooth particle hydrodynamics, SPH）自适应耦合模型对蓝宝石侵彻深度（Depth of penetration,DOP）实验过程开展了数值模拟研究。通过DOP实验,验证了该算法下仿真模型的准确性,并对比了传统FEM算法和FEM-SPH固定耦合算法仿真模型的计算结果。研究表明,FEM-SPH自适应耦合算法在计算精度上有明显优势。     

基于CBS有限元的流动-传热-变形耦合计算方法

研究了基于CBS有限元法和常规有限元法相结合的流动-传热-变形耦合计算方法。在该方法中,流体流动和传热采用CBS有限元方法计算,固体变形采用常规的有限元方法计算,实现了流体域和固体域统一的有限元网格划分,简化了变形过程中的网格生成和不同网格间的数据交换。然后,依据此方法发展了计算程序,并通过算例分析,校验了计算方法的可行性和程序的计算能力。     

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。     

永磁同步伺服系统电流环的设计

为构成高性能的伺服系统电流环，介绍了永磁同步电机实现矢量控制的原理，分析了电流环各环节的零点漂移及电机反电势对电流环的影响。然后根据系统动态性能的要求，设计并选择了调节器的型式与参数，并在调节器回路中引入微分调节，在PWM调制器中引入了过调制技术，从而提高了电流环的动态响应性能。实验和仿真结果表明，所采取的措施是有效的，可以提高和改善电流环的动态响应性能，为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础。     

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。     

双凸极永磁电机的发展及现状

本文首先简要地介绍了该电机的基本工作原理和特点,然后系统地概述该电机的发展和研究现状,最后将该机与其他电机在设计和运性能等方面进行了比较,进一步了解该电机的特点和应用前景。     

永磁球形电机的自适应反演滑模控制

针对非线性、强耦合、直驱型的永磁球形电机动力学系统,设计了一种自适应反演滑模控制器。首先,通过拉格朗日第二方程以及卡尔丹角坐标变换建立永磁球形电机的转子动力学方程。然后,将反演设计方法和滑模控制有机结合抑制外界扰动和参数摄动的影响。其中,基于类李雅普诺夫方法获得外界扰动上界的自适应律,并采用一种新颖的趋近律消除抖振问题。最后,仿真结果对比证实:该控制器不仅能保证永磁球形电机动力学系统高精度的轨迹跟踪、快速的动态响应,而且对外界扰动具有较强的鲁棒性。     

双凸极永磁电机数字控制驱动系统的分析与实现

揭示了采用斜槽转子结构的双凸极永磁电机独特的静态特性和运行原理,分析研究了新颖的控制策略和变P I参数转速调节与单极性电流滞环调节相结合的双闭环控制方案,阐述了DSP的数字实现方法,设计研制了9 kW,12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机驱动系统。实验结果表明,转子斜槽结构电机与本文控制方案的结合有效改善了齿谐波效应,提高了电机出力及运行平稳度,具有结构简单、功率密度高、效率高、起动速度快和可控性好等优点。     

永磁双凸极电机中常见故障的机理研究

永磁双凸极电机运行时,可能会出现以下常见故障:三相绕组线或/和三相霍尔连接线的错误接线;霍尔信号自身的故障,即恒为高电平或低电平,其电平不随转子位置变化而变化。出现这些故障后,电机的电动运行将受何影响,以及如何迅速判断并排故成为重要的实际问题。文中针对12/8极转子斜槽式永磁双凸极电机,列举了电机常见的故障模式,继而分别对霍尔信号线及三相线接线故障、霍尔信号本身故障进行了详细的机理分析,得出结论,给出每一种故障出现后电机的工作情况,并通过故障模拟及工程实践验证了文中分析结论的正确性及实用性。     

双凸极永磁电动机霍尔位置调整方法

双凸极永磁电动机运行时,必须配备位置传感器,并调整到合适的位置,为其提供准确的换相信号。文中针对12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,给出两种基于三相反电势对称度及正弦度良好的发电态霍尔位置调整方法,但因电机设计及机械加工等因素造成的相电势非完全正弦或三相不对称,这两种基本调整方法很难使三相霍尔同时调整到满足理想位置关系。为此,文中提出“发电粗调,电动微调”的霍尔位置调整方法2,即先在发电态下粗调霍尔位置,再在电动态下,以非导通相绕组电流尾巴的对称度及系统效率最大化作为判断依据,进行霍尔位置的细微调整。该方法已在双凸极永磁电动机实际运行中得到了检验及应用。