单逆变器供电对称六相与三相PMSM串联系统谐波耦合分析

对称六相永磁同步电动机(PMSM)和三相 PMSM串联系统中,电机空间谐波对解耦运行存在耦合问题,文章以短矩集中绕组的串联电机为研究对象,利用绕组函数分析了各台串联电机包含的各次谐波的耦合影响规律,构建了对称六相 PMSM中含有 2、4次空间谐波时的串联系统数学模型,推导了电磁转矩的耦合表达式,通过变速运行的仿真,分别进行了耦合运行及其解耦运行的验证。     

基于载波调制 PWM的对称六相与三相 PMSM串联系统矢量解耦控制

针对对称六相与三相 PMSM串联系统的解耦控制问题,基于串联系统的数学模型,在二相旋转坐标系下进行了漏感压降补偿,并基于坐标变换和控制量叠加得到了逆变器期望输出。在解耦控制的工程实现方面,充分考虑了逆变器电压、电流限制,提出 1种直流母线电压分配方法,提高了系统运行的可靠性。实验证明,所提控制策略能够实现 2台电机在负载或转速突变情况下的解耦运行。     

对称六相PMSM与 三相PMSM串联系统的数学建模

针对表贴型转子结构的对称六相PMSM与三相PMSM串联系统,建立了自然坐标系下的数学模型,并利用解耦变换矩阵将电压矢量方程变换到3个相互正交的αβ-xy-o_1o_2子空间中去,分别进行了同步旋转变换,推导出两相同步旋转坐标系下的数学模型;最后,利用i_d=0的矢量控制策略进行了变速解耦运行的仿真验证。     

基于改进自抗扰控制的非对称六相双永磁同步电机串联系统控制

针对PI控制器存在的超调及跟踪速度慢的问题,以非对称六相永磁同步电机(PMSM)双电机串联系统为研究对象,采用自抗扰控制(ADRC)替代传统PI控制进行速度补偿,提高系统的抗干扰能力。基于传统自抗扰模块多参数整定的复杂性,引入遗传算法对其参数寻优,以最小超调量为优化判据通过交叉迭代的方式改进ADRC调节器。搭建基于改进ADRC的非对称六相双PMSM串联系统,并进行仿真。结果表明:与传统PI控制相比较,所用方法具备快速调节性能和精确的跟踪效果,同时可以削弱谐波电流的影响和转矩脉动,验证了所提控制策略的实用性。     

五相永磁同步电机缺两相容错型直接转矩控制

为了增强五相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的可靠性,以永磁体磁通中含有3次谐波分量的五相凸极式PMSM为研究对象,在无故障数学模型的基础上,针对五相绕组缺两相故障情况,提出了相应的缺两相容错型直接转矩控制(PTC)策略。该策略通过构建五相电机缺两相后的α1β1空间电压矢量分布图,基于当前周期的基波磁链信息和基波转矩信息,挑选出下一周期逆变器输出的最优电压矢量。为了实现平滑转矩,基波转矩采用总转矩给定值前馈补偿的方式以抵消电机缺相后3次谐波磁链耦合至α1β1空间而产生的转矩脉动。最后通过试验验证了所提控制方案能够在互相电机缺两相故障情况下平稳运行,且能实现正常运行到容错运行的快速切换。     

九开关变换器驱动六相电机的载波调制PWM控制

针对九开关变换器驱动六相永磁同步电机系统的断相运行状态,研究了一种基于有效作用时间的载波调制PWM控制方法。给出了九开关变换器及基于有效作用时间的载波调制PWM控制的基本原理,建立了正常情况下六相PMSM的数学模型,根据单相和两相断路后电机相应的约束条件,采用空间解耦变换矩阵,分别建立了单相断路和两相断路后的电机数学模型,在Matlab/Simulink中进行了仿真实验,验证了所提控制方法的可行性。     

基于稳态欠秩方程的永磁同步电机多参数并行辨识

针对永磁同步电机(PMSM)运行过程中电机参数受运行工况影响实时摄动的问题,提出一种基于稳态欠秩方程的电机多参数并行在线辨识算法。对PMSM稳定状态方程组的系数矩阵进行分析,指出PMSM稳定状态方程组为秩数为2的包含3个未知参数的欠秩方程。基于Lyapunov稳定性理论及Popov超稳定性理论分别设计了PMSM模型参考自适应多参数并行辨识器,通过设计合理的自适应律使得参考自适应系统渐进稳定,对电机定子电阻、电感及转子磁链进行相应辨识。试验辨识结果验证了所提辨识算法的有效性和实用性。     

对转永磁同步电机模型预测控制

对转永磁同步电机(Antirotary PMSM)在采用矢量控制时,可等效为2个相同的电机串联,在同一个空间坐标系中控制。当负载突变时,两侧转子转速发生变化,由于PI调节速度较慢,两侧转子易发生失步现象,系统将不可控。为解决(Antirotary PMSM)的失步问题,选取对转电机在旋转坐标系下的d轴电流增量和q轴电流增量为状态变量,研究了适用于对转电机的模型预测控制,提出了对转电机的模型预测电流控制算法。该控制方法动态响应快,而且可以有效避免超调,具有良好的控制性能。仿真结果表明,模型预测控制比传统的PI调节器动态响应快,可以有效解决对转电机的失步问题。     

单逆变器驱动的多相电机串联系统综述

为了实现同一逆变器(VSI)供电的多电机独立运行的问题,近年来提出了一种新颖的基于广义零序谐波分量的多相电机串联系统。文章对这种新型的单逆变器驱动多相多电机串联系统的发展需求、工作原理、国内外研究概况等方面进行了详细地阐述,深入地分析了这种驱动系统的优缺点,总结了需要深入研究的关键技术。     

储能飞轮用大功率高速永磁同步电机电磁设计

储能飞轮用高速电机的工作状态包括电动机、发电机及空载三种。提高储能飞轮的能量转换效率、降低电机在各种运行状态的损耗成为其电磁设计的主要任务。从工程应用的角度,对储能飞轮用大功率高速永磁同步电机的绕组损耗、铁心损耗及涡流损耗进行了分析,重点分析了定转子间隙对转子构件涡流损耗的影响,同时提出了一种阶梯式转子永磁体结构,可满足永磁同步电机(PMSM)对空载反电动势的低谐波要求,并提出了转子护套材料的选取原则。最后通过一个算例介绍了电机的设计分析及性能参数的计算。     

基于自适应趋近律的对称六相 PMSM调速系统

为了进一步提高趋近速度和抑制系统抖振问题,针对九开关变换器驱动的对称六相 PMSM系统,提出 1种基于自适应趋近律的滑模控制方法,通过仿真验证,该方法能够有效提高调速系统动态性能和稳态精度。     

基于解耦矢量控制的五相永磁同步电机容错控制策略

针对五相永磁同步电机两相开路故障的运行工况,提出了一种基于解耦矢量控制理论的故障容错控制策略.该策略通过在两相开路故障下的同步旋转坐标系内建立电机的数学模型,构造解耦变换矩阵,将电流控制中id和iq轴解耦,达到两相开路故障下容错运行的目的 .仿真结果表明,在五相永磁同步电机两相开路故障下,基于解耦矢量控制理论的故障容错控制策略能够实现电机驱动系统的高品质运行,具有控制简单、转矩波动小、容错能力强等优点.     

基于精确反馈线性化控制的永磁同步电机低速运行特性研究

针对永磁同步电机(PMSM)低速运行时的速度跟踪精度差,使用输入输出精确反馈线性化控制,以探索高精度的PMSM低速运行控制特性。为了获取更好的精确控制性能,首先采用微分同胚变换和反馈线性化理论得到PMSM的输入输出精确反馈线性化的解耦模型,然后基于其解耦模型,实现了PMSM低速运行时的精确控制。仿真和试验结果表明:该方法能够快速跟踪负载转矩和指令速度,具有过冲小、静态误差小、鲁棒性强、控制精确性高等优点。     

Research on a six-phase permanent magnet synchronous motor system at dual-redundant and fault tolerant modes in aviation application

With the development of more/all electrical aircraft technology,an electro-mechanical actuator (EMA) is more and more used in an aircraft actuation system.The motor system,as the crucial part of an EMA,usually adopts the redundancy technology or fault tolerance technology to improve the reliability.To compare the performances of these two motor systems,a 10-pole/ 12-slot six-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) is designed with the concentrated single-layer winding,which is able to operate at dual-redundant and fault tolerant modes.Furthermore,the position servo performances of the six-phase PMSM at dual-redundant and fault tolerant modes are analyzed,including the normal and fault conditions.In addition,a variable structure proportional-integral-derivative (PID) control strategy is proposed to solve the performance degradation problem caused by phase current saturation.Simulation and experimental results show that the fault tolerant PMSM has a better position servo performance than the dual-redundant PMSM,and the variable structure PID control strategy is able to improve the performance due to phase current saturation.     

航空开关磁阻发电机双通道容错性能研究

 12/8结构开关磁阻发电机(SRG)系统可以实现双通道工作,在一个通道故障时能够实现单通道容错工作模式, 以提高电源系统的可靠性。但由于两个通道之间存在强耦合,当系统单通道容错运行时电机性能将受到影响。通过建立12/8结构双通道开关磁阻发电机系统的数学模型,仿真分析不同工作模式下绕组电感和不同通道间绕组互感对电机性能的影响。提出一种新的绕组连接方案,实现了两个通道之间的解耦,以提高系统单通道容错运行时的电机性能。最后实验验证了理论和仿真分析的正确性以及该方案的有效性。     

转子轴系耦合振动模型一般性解析式推导与分析

基于转子受到的线性和非线性作用机理,引入线性尺度因子、非线性尺度因子和耦合强度比作为特征参量,分别构建了阻尼力和刚度力的一般表达式,进而推导出转子轴系一般形式的线性与非线性耦合的振动模型.基于仅考虑质量不平衡激励的单圆盘转子轴系,应用多尺度法求解出该方程的稳态解及瞬态解.通过对解析解的分析,揭示了线性与非线性耦合作用及响应的振动机理.通过数值计算分析了瞬态时间尺度因子对响应的影响,瞬态时间尺度因子越大,瞬态解衰减越快,越接近于稳态解.对稳态解短时傅里叶变换的幅频特性进行分析,可发现1倍频出现了非线性特征,3倍频存在双峰特征,进一步阐述了非线性尺度因子对转子轴系耦合振动的影响.