基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁同步电机性能研究

针对稀土永磁同步电机控制系统存在强耦合、非线性、抗干扰能力差的问题,提出了一种基于遗传粒子群算法（GAPSO）的稀土永磁同步电机自抗扰控制方法。第一步,介绍研究背景并推导出稀土永磁同步电机的数学表达式;第二步,通过设计跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性状态误差方程推导出自抗扰控制器的数学表达式,并利用遗传粒子群算法对其进行优化;第三步,讨论基于GAPSO和自抗扰控制的稀土永磁电机转速性能情况。通过Simulink仿真验证了上述方法的有效性,说明本文设计的自抗扰控制方法对提高电机性能具有促进作用。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.      

热连轧液压活套系统非线性多变量建模及控制

为进一步提高带钢热连轧厚控精度及控制品质,在液压活套的工作点附近,考虑带钢自重、液压伺服系统和活套本身的非线性,建立了液压活套系统的非线性多变量动态数学模型,并验证了该模型的有效性.针对该模型,考虑未建模动态和各种扰动,提出了一种基于反推控制和扩张状态观测器(ESO)补偿的解耦控制方法.用Lyapunov稳定理论证明了闭环系统是鲁棒稳定的.仿真表明新的模型和解耦控制方法都是有效的.     

新型稀土永磁同步电机的计算机辅助设计

现代电机要求高速、高效、高功率密度、低脉动转矩;Halbach阵列独特的稀土永磁体结构使其磁极磁场呈单边且正弦分布,可增加气隙磁通密度、削弱转子轭部磁通密度,减少磁场谐波,有利于提高电机的功率密度和效率、减小电机的体积和脉动转矩;基于MATLAB的Halbach电机设计软件和基于ANSYS有限元分析软件极大地减少了样机设计时间;实验结果证明,Halbach永磁同步电机相对于传统稀土永磁同步电机具有较大的优越性.     

MC-NESO在轧机主传动故障诊断与容错控制中的应用

利用模型补偿非线性扩张状态观测器(MC-NESO)对系统外扰和内扰的鲁棒性,实现轧机主传动电动机的磁链和转速估计,并将观测结果应用于速度传感器的故障诊断。传感器发生故障后,系统由带速度传感器矢量控制模式切换到无速度传感器矢量控制模式,从而实现容错控制。应用效果表明,该方法能够实现对转速的实时估计,在准确判断速度传感器故障的基础上实现轧机主传动系统的容错控制,提高了系统的鲁棒性。     

自抗扰控制器在同步电机调速系统中的应用

针对同步电机磁场定向控制系统受负载扰动、电机参数变化影响问题,将自抗扰控制器(ADRC)应用于调速系统中.为解决传统磁链观测器存在的直流偏置和依赖电机参数的问题,提出了基于ADRC的磁链观测器.仿真结果表明:ADRC对负载扰动和参数变化具有较强的鲁棒性,并且响应速度快、超调小,具有优良的稳态和动态性能;改进后的磁链观测器能有效抑制直流偏置和参数变化带来的影响,提高磁链的观测精度.      

基于面装式永磁同步电机的转炉炼钢氧枪位置控制

在转炉炼钢过程中的一个重要工艺是吹氧,传统的氧枪传动装置采用直流调速控制系统,随着电力电子技术的发展,交流传动系统以其优越的控制性能逐渐取代了直流调速系统。主要研究了基于面装式永磁同步电机的转炉炼钢氧枪位置控制系统。在整个控制系统中,通过对面装式永磁同步电机的控制,实现了氧枪位置的精确控制,提高了系统效率。     

轧机主传动机电系统失稳模型研究与自抗扰控制

从轧机主传动控制系统的角度出发研究机电系统失稳模型和控制策略.在保证控制系统稳态和动态性能的前提下,对两惯性主传动机电系统模型进行简化,采用线性扩张状态观测器对系统内外总扰动进行观测,通过线性反馈和动态误差反馈方法,达到检测和控制机电系统失稳的目的.介绍了基于模型简化系统微分方程的闭环控制器设计方法,并以仿真和实验进行验证.研究结果表明,本文所提出的方法在解决由轧机机电系统负荷变化引起的机电失稳方面具有显著效果.     

一九八七年永磁电机学术年会

由中国电工技术学会、中国稀土学会、跨国IEEE北京分部联合举办的一九八七年永磁电机学术年会5月9日至11日在山西盂县举行。共有32篇论文,其中24篇以应用稀土永磁为主要内容。会议的议题比较集中在稀土水磁电机上,认为稀土永磁引起了电机设计的革命。我国稀土永磁副励磁机、低速同步电机、步进电机、电子手表电机等巳应用于实际并批量生产,取得较显著的成就。已试制成功各种各样的样机很多,在大气隙的     

探究基于阶次分析的永磁同步电机噪声源识别

永磁同步电机是一种具有高效率、高力矩惯量比、高能量密度等特点的电机类型,而且,永磁同步电机是一种良好的环保低碳电机。而在实际的永磁同步电机工作中,可产生电磁噪声,并对电机运行造成影响。故此,展开对永磁同步电机噪声源分析,对基于阶次分析的永磁同步电机噪声源识别,对具体的永磁同步电机噪声试验、滚动轴承的噪声阶次特征、不同影响因素下的电磁激励阶次特征等内容,旨在综合提升永磁同步电机的质量,保障永磁同步电机的减振降噪效果。     

中国稀土永磁材料的高速发展及前景

本文综述了我国的主要稀土永磁材料生产的原料，生产工艺及设备，产量及质量的发展。介绍了该材料的应用状况。阐明了在国内外市场的销售进展。针对我国目前稀土永磁材料的现状提出了一些建议。     

新能源车电机用硅钢选材分析

为了提升新能源车用驱动电机的功率密度,各大电机厂商都在不断地提升电机转速,随之而来的问题就是电机的铁耗也在不断增高,如何降低电机铁耗成为了电机厂商必须要解决的难题.本文讨论了电机铁耗的组成部分及影响因素,并对1台8极48槽的永磁同步电机分别使用3种不同厚度的材料进行仿真,对比其效率及铁耗分布,推导出驱动电机中硅钢厚度、铁耗及成本的关系,最后对驱动电机选材提出建议.     

Permanent Magnets Design and Magnetic Field Analysis of Multi-disc Coreless Permanent Magnet Synchronous Motor

This paper presents a new multi-disc coreless permanent magnet synchronous motor whose permanent magnets are arranged in the “Halbach array”. Unit motor combined structure is adopted to simplify processing technology of the motor. Airgap magnetic flux density is increased taking advantage of high remanence and coercive force of NdFeB permanent magnet material and high gathering magnetism function of Halbach array. This also makes coreless motor possible. The structure and the characteristics of the motor using Halbach array are also introduced. The FEM analysis has been done to build the mathematical model and study the magnetic field characteristics of the motor. And finally the interrelated design parameters of permanent magnet and arrangement between unit motors are determined according to the results of die FEM analysis.     

车载超高速永磁无刷电机驱动器

超高速永磁无刷电机因其低电感和高换相频率而普遍面临转子与定子过热的困扰,而发热的一个重要原因是进行脉冲宽度调制(PWM)引起的高频电流谐波.对于逆变器处直接斩波调速方式,需要通过提高斩波频率以减小电流谐波.但对于像燃料电池汽车空压机用10 kW级电机驱动器,现有功率开关器件无法同时满足开关频率和功率的要求.因此在逆变器处斩波调速并不是驱动超高速永磁无刷电机的理想方案.为了减小定转子损耗,本文从减小电流谐波的角度出发,设计了一台前置Buck变换器无位置传感器控制方波驱动器.通过反电动势滤波电路以及换相位置补偿角的优化设计将无位置控制的适用范围扩展到3000~100000 r·min-1,对开发过程中遇到的关键问题进行了分析并提出了相应解决方案.最后,通过实验验证了该驱动器的控制性能.      

Perspectives on Permanent Magnetic Materials for Energy Conversion and Power Generation

Permanent magnet development has historically been driven by the need to supply larger magnetic energy in ever smaller volumes for incorporation in an enormous variety of applications that include consumer products, transportation components, military hardware, and clean energy technologies such as wind turbine generators and hybrid vehicle regenerative motors. Since the 1960s, the so-called rare-earth “supermagnets,” composed of iron, cobalt, and rare-earth elements such as Nd, Pr, and Sm, have accounted for the majority of global sales of high-energy–product permanent magnets for advanced applications. In rare-earth magnets, the transition-metal components provide high magnetization, and the rare-earth components contribute a very large magnetocrystalline anisotropy that donates high resistance to demagnetization. However, at the end of 2009, geopolitical influences created a worldwide strategic shortage of rare-earth elements that may be addressed, among other actions, through the development of rare-earth-free magnetic materials harnessing sources of magnetic anisotropy other than that provided by the rare-earth components. Materials engineering at the micron scale, nanoscale, and Angstrom scales, accompanied by improvements in the understanding and characterization of nanoscale magnetic phenomena, is anticipated to result in new types of permanent magnetic materials with superior performance.     

电机用取向电工钢设计与应用技术研究

针对高性能电机日益严苛的转矩密度、效率等指标问题,传统软磁材料的性能已发挥到极致,探索和应用新型软磁材料是提高电机性能的重要途径。本文提出将沿轧制方向上具有高磁感、低铁损的取向电工钢应用到永磁同步电机的定子齿部的设计,并与传统的无取向电工钢电机进行了对比分析。相比传统材料电机,取向电工钢电机转矩可提升3.4 %,铁损可降低18 %,且电机整体效率有所提升。为取向电工钢软磁材料在高性能电机中的应用奠定了基础。