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。     

新型的速度自适应观测器在直接转矩控制系统中的应用

实现高性能直接转矩控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的定子磁链。文中将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器，应用于直接转矩控制系统中，取代了传统的积分器，理论证明该系统是超稳定系统。仿真与实验表明，该方案电机磁链观测精度高，电机参数鲁棒性好，同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好，收敛速度好，使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统针对1．1kW异步电机，采用数字信号处理器DSP（TMS320C32）进行了数字化实现，实时控制 软件是采用C语言和汇编语言混合编程实现的。     

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。     

用空间电压矢量调制异步电动机的直接转矩控制

为了减小基本直接转矩控制(Basic-DTC)的转矩和磁链脉动,采用空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,引入SVM方法,详细给出了一种改进型基于磁链矢量偏差法的异步电动机SVM-DTC的分析与实现过程,同时给出了修正的应用于SVM-DTC的磁链观测方法。仿真研究表明,与Basic-DTC方法相比,该方法除了能使转矩和磁链脉动大为减小外,还具有与传统直接转矩控制一样好的动态性能。最后,给出了SVM-DTC与Basic-DTC的实验对比结果,证明了该方法的有效性。     

基于直接转矩控制技术的异步电机驱动系统两种容错方案研究

对采用直接转矩控制技术的异步电机驱动系统进行了两种容错方案研究。对功率开关无驱动故障容错后,方案1系统重构为四开关两相运行系统,方案2系统重构为四开关三相运行系统。研究了四开关系统中磁链和转矩的观测方法。分析了仅有的4个有效电压矢量对磁链和转矩变化所产生的影响．提出了四开关系统直接转矩控制中磁链和转矩的控制方案。对两种容错方案的特点进行了分析比较。仿真与实验结果证明了两种容错方案的有效性。     

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。     

定子磁场定向控制的异步电机无速度传感器低成本控制系统

开发了基于高性价比DSPMC56F8013的低成本异步电机控制平台，研究了一种基于定子磁场定向的异步电机无速度传感器控制算法。该算法结构简单，易于实现，对电机参数依赖性小。文中提出定子磁链校正因子，用于补偿低速运行时由于一阶低通滤波器的使用而造成的定子磁链观测误差。新颖的转速调节器，保证电机在动态过程中以最大转矩运行。系统仿真和原理样机的试验结果表明，整个控制系统具有良好的动态和稳态性能。     

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感.以-7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响.通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础.     

一种圆筒型非接触式超声电机

为提高圆筒型非接触超声电机的实用性,提出一种圆筒型非接触式超声电机,电机主要由圆筒形的定子和圆筒形的转子构成,通过轴输出扭矩。文中对该型电机的驱动机理进行了分析,利用声流理论分析该电机的驱动力,获得了堵转力矩的特性。最后采用激光多普勒测振仪测试了样机定子的振动特性,并测量了电机的转速和堵转力矩,最高转速达到2100r/min,堵转力矩为1.3×1-05N.m。研究结果表明,电机运行性能良好,理论分析方法是有效的。     

基于定子磁势闭环控制的无刷直流电机空间矢量无位置传感器起动新方法

针对无位置传感器的永磁无刷直流电机开环起动转矩脉动大、起动成功率低的问题,分析了基于三三导通三相逆变器的电压空间矢量调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)控制,并推导了三相星形连接下的定子合成磁势矢量与电流最大相磁势矢量的关系。在此基础上,提出了一种在前级增加定子磁势调节的起动控制策略并对其进行简化。该起动算法不依赖于电机转子凸极性和初始位置,并有效控制了起动电流大小和抑制了起动转矩脉动,电机开环起动性能比传统的升频起动显著提高。最后通过仿真和实验验证了该起动控制算法的有效性。     

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。     

一种四轴飞行器配置方法

针对四轴飞行器配置存在的问题,在四轴飞行器动力学模型等理论探讨的基础上提出了一种基础的四轴飞行配置方法和步骤,给出对螺旋桨、电机、电调、电池等参数特性的选择方法和经验公式,并进行了实验验证。实验结果表明:螺旋桨尺寸与电机参数配置合理时,实测数据与理论数据误差较小;参数配置超出合理范围时,螺旋桨转速和电机转子转速存在转速差,伴有嘶鸣声且电机发热严重等现象。     

一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略

五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率,本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上,采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略,并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果,能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后,研制了一套基于FPGA的实验平台,对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究,重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响,从而验证了所提算法的正确性和优越性。     

一种新型微型杆式超声电机及其驱动原理

提出了一种新型微型杆式超声电机,并对该杆式电机的驱动机理进行了仿真。该电机采用两段金属柱体压紧5片压电陶瓷片作为定子。该定子结构和压电陶瓷片的布局方式可以提高其机电转换效率。为尽量减小定、转子之间的径向滑移以提高摩擦传动效率,电机采用了柔性转子,对原理样机及其微型驱动器进行了性能实验。电机的外径为9mm,长度为15mm,重3.2g。当电机工作在杆式定子的一阶弯曲频率(72kHz)附近时,电机实测最大转速为520r/min,最大输出力矩为4.5mN·m。实验结果表明,该电机具有良好的稳定性,利用频率自动跟踪技术对电机转速进行闭环控制,可以将其转速波动稳定在3%之内。     

切向结构永磁同步电机极对数的选择

对于具有“聚磁”作用的切向结构永磁同步电机,增加极对数可以提高气隙磁密,使得电机体积减小、重量减轻,效率、转矩增大,但极对数的增加存在一个较为合理的值。本文定义了切向结构永磁同步电机“聚磁”的概念,并利用有限元分析软件讨论了极对数与气隙磁密、每极磁通、空载电势、转子导磁体磁密等物理量之间的关系。结论:(1)计及导磁材料饱和的情况下,气隙磁密和总磁通随极对数的增加存在一个最大值,即存在一个合理的极对数;(2)用气隙磁密Bδ与稀土永磁体的内磁感应强度BM之比来表示聚磁作用的程度时,极对数大于等于3时,电机具有聚磁能力;用Bδ与稀土永磁体的剩磁感应强度Br之比来表示聚磁作用的程度时,仅当极对数大于等于4时,切向结构永磁电机才显现出聚磁现象;(3)切向结构永磁电机极对数在3~6时较为合适。     

新型混合励磁电机技术研究与进展

混合励磁电机是对传统单一励磁方式电机的发展,力求综合永磁电机和电励磁电机的优势和特点,有利于减少稀土永磁体用量、拓宽永磁电机调速及调压范围,在航空电源、新能源发电与驱动系统等领域有重要应用前景。本文从励磁结构和磁路原理两个角度对混合励磁电机进行分类和阐述,系统总结了提出的新型转子磁分路混合励磁电机及并列式混合励磁电机的结构原理与运行特点,论述了基于转子磁分路机理发展的混合励磁同步电机不同结构拓扑及其原理,给出了发电/电动运行控制的基本策略与方法。新型混合励磁结构拓扑及控制技术的研究为丰富和发展混合励磁电机技术提供了理论参考与实践指导。     

新型切向磁钢混合励磁同步电机结构与原理

混合励磁电机兼具永磁电机高效率和电励磁电机励磁可调的优点。文中提出两种全新的具有轴向磁分路的混合励磁电机:两端轴向磁分路和单端轴向磁分路混合励磁同步电机。它们都是在切向磁钢永磁同步电机的基础上,将转子极靴沿轴向延伸,利用附加气隙及导磁桥形成轴向磁分路。阐述了两种新型电机的结构及原理,分析了两种电机的磁路特点,并给出其等效磁路。对比研究表明:单端轴向磁分路混合励磁电机轴向磁路短,电励磁效率高,是一种性能优越的混合励磁电机结构拓扑。     

变极距直线感应电机控制系统建模仿真分析

由于物体弹射过程极短，传统型直线电机通过变频控制推力输出，需高性能逆变器配合，变极距长初级短次级双边直线感应电机不同弹射位置的电机极距不相等，可以保持供电电源电流频率恒定情况下，产生恒定电磁推力输出，简化直线电机控制方式，更高效地完成弹射指标任务。设计极距变化型长初级直线感应电机，完成待加速物体弹射任务，计算机建模分析恒频电流供电时的控制方式。推导在q-d-0坐标系下的电机电压、电流和磁链方程，搭建电机数学仿真模型。利用Simulink构建仿真分析模型，在不考虑外界因素的影响下，完成由变极距直线感应电机提供电磁推力的控制分析。变极距直线感应电机采用恒定电压、恒定频率电源供电，控制方式较传统电机更为简易，更有利于控制短时间弹射任务。     

稀土永磁无刷直流发电机特性分析

本文讨论了一种新型永磁无刷直流发电机的构成和工作原理,并指出稀土永磁方波电机与工作于方波方式的升压型功率变换器协调工作,是实现最佳配合的一种新方案.文中还详细分析了该电机的特性:输出电压U_0、导通比D_y、输入电流I_i与转速n的关系;输出电压的脉动△u_0、输入电流的脉动△I_i、外特性和效率。样机实验表明,分析是正确的。 电力电子器件的发展,将日益显示这种新型电机的生命力。我国稀土资源丰富,发展稀土电机有广阔的前景,稀土电机的发展与电力电子变换器的发展关系十分密切.本文就是从两者的结合方面进行分析讨论的。为机电一体化电机的开发和设计提供了理论和技术基础。     

环形定子面内回转旋转超声电机原理

提出了利用两个相同的纵振振子与一个圆环相连接的定子结构,配合锥形转子构成的旋转型超声电机。采用两个振子激励下圆环所形成的回转运动推动压在其内圆内的锥形转子旋转的工作方式,定子连续驱动转子可获得较好的输出性能。两个工作模态分别由两个相同的振子激励,容易获得工作频率的一致性。该电机结构简单、制造成本低。原理样机空载转速为54 r/min,堵转力矩为0.33 N.m,起动时间为1.91 ms,关断时间为1.41 ms。