磁通切换永磁电机等效模型与控制策略分析

针对传统转子永磁型电机散热困难导致永磁体发生不可逆退磁、限制电机出力、减少功率密度等问题,提出了一种定子永磁型磁通切换永磁(FSPM)电机,并对该电机结构特点与等效模型进行了分析,比较了定子磁场定向控制(SFOC)、直接转矩控制(DTC)及基于空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)三种控制方法在FSPM电机上的应用效果.运用dSPACE的实验平台,对基于SFOC的FSPM电机驱动系统进行了实验研究.仿真与实验结果表明,采用SFOC的FSPM电机转矩脉动小、电流正弦度好以及低速性能优越,更适合于低速驱动领域的应用.     

数字RDC在PMSM控制系统中的应用

为构造结构简单、成本低廉、可靠性高的全数字化永磁同步电动机(PMSM)驱动控制系统,提出了一种具有隆伯格(Luenberger)观测器结构的数字轴角变换算法.利用Matlab/Simulink进行软件仿真,并据此搭建了基于数字RDC的PMSM矢量控制平台.仿真和实验结果表明,这种算法抗干扰能力强,能够实现精度较高的电机转子磁极位置检测,改善了伺服控制系统的运行性能.     

永磁电机及其驱动系统容错技术综述

永磁电机具有效率高、功率密度高、控制灵活的特点,研究永磁电机及其驱动系统的容错技术有利于提升其在电动汽车、新能源发电和航空电力作动系统等领域的应用潜力。对近年来永磁电机驱动系统容错技术领域的研究成果和最新进展进行归纳和总结:系统地将容错电机本体分为"冗余拓扑"设计和"结构优化"设计来进行归纳总结;将容错算法归纳为"基于电流矢量重构技术"和"基于电压矢量重构技术"来进行类比分析;三相和多相逆变器系统容错技术;位置/速度传感器和电流传感器故障容错方案,包括冗余传感器和无传感观测器技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为永磁电机及其驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。     

形状记忆合金电机在机器人中的应用研究

作为新型功能材料的形状记忆合金(SMA)在工程机械和日常生活中得到了广泛的应用。由SMA构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的电机(SMAA)，在机器人系统中具有独特的技术优势。文中详细阐明了SMAA的独特优点和结构类型．综述在机器人中的应用。     

基于龙伯格观测器的RDC磁极位置检测方法

介绍一种用于永磁同步电机控制的转子磁极位置检测方法,提出了一种应用软件算法实现的全数字的RDC(轴角变换器)。将传统的RDC重构为龙伯格(Luenberger)观测器的形式,应用这种重构软件算法实现的RDC具有高精度、较小的相位滞后、高可靠性和稳定性的特点。并利用Visual Model Q软件实现了整个系统的仿真,仿真结果验证基于龙伯格观测器的RDC磁极位置检测算法的正确性。     

永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用

针对波浪发电系统中大气隙永磁电机功率密度低的缺点,提出了一种将动子(永磁体)置于外部,永磁体采用准Halbach结构的圆筒型永磁直线电机,该电机可以增大功率密度,且提高气隙磁场强度的正弦程度。在体积相同的前提下,外转子永磁直线电机的功率密度为内转子结构的6~8倍。准Halbach充磁结构的气隙磁密为径向充磁结构的1.39倍。为了防止海水的腐蚀,将定子用环氧树脂密封。采用二维有限元分析优化其电机结构,分析了空载反电动势、负载反电动势、定位力以及损耗。研究表明凸定子结构能有效减小定位力。加工样机,在波浪水池中进行空载以及负载试验,通过仿真分析和实验结果可知,该电机具有功率密度大,与浮子连接方便的特点,能够很好地应用在波浪发电系统中。     

飞行器用永磁电机系统的功率密度与需求展望

针对飞行器电气化发展过程中遇到的功率密度瓶颈问题,总结了现阶段电机系统在飞行器中的应用现状以及未来飞行器发展的总体趋势,探讨了未来飞行器电气化发展对电机系统提出的主要需求.以现阶段最具应用前景的永磁电机系统为研究对象,全面概述了飞行器用永磁电机系统的三个主要应用领域和特定要求.基于46台高功率密度电机系统数据,分析了永...     

永磁磁通切换电机的转矩冲量平衡控制技术

永磁磁通切换(flux switching permanent magnet,FSPM)电机具有功率密度高、转子结构简单坚固等优势,适合运行在无刷交流场合。经典的矢量控制和直接转矩控制(direct torque control,DTC)可以应用到FSPM电机系统中。DTC具有优秀的转矩动态性能,然而,转速的动态性能受到转速环PI参数的影响。因此,研究了一种转矩冲量平衡控制来优化转速的动态性能。基于转矩冲量平衡控制的思想,在动态过程中,该算法可以使得转速只经过一次调节(一次减速、一次升速)过程即可收敛,达到了最优的转速动态性能。仿真和实验结果验证了算法的正确性和有效性。     

双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统研究

针对现有容错电机驱动系统的不足,提出一种针对直升机绞车用双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统,具有可靠性高、功率密度高、提升索降工况双向控制等优点。设计了容错提升系统的系统拓扑结构和双绕组永磁容错电机结构。分析了系统的工作原理,并分别对系统的提升工况和索降工况进行了数学模型的建立。为提高系统的缺相运行特性,提出了基于转速、电流、电压双向控制(电动制动)的热备份余度容错控制策略,以及开路故障诊断与余度通信策略。通过系统试验平台的搭建,对双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统分别进行了提升工况正常态、绕组开路故障态和索降工况正常态、绕组开路故障态的试验验证。试验结果表明,当系统无论是工作在提升工况,还是索降工况,其发生绕组开路故障时,系统的输出性能仍可保持不变,实现了系统开路故障容错,证明了容错提升系统结构设计的合理性及容错控制策略的正确性。     

模块化永磁电机的设计分析与实验

模块化永磁(MPM)电机是一种新型永磁无刷电机,具有功率密度高、容错性能好等优点,适合于高可靠性驱动领域的应用。本文介绍了MPM电机的结构特点,分析了容错机理,推导了电机参数设计方程,并以最大转矩密度为目标进行电机优化设计。运用有限元法和系统场路耦合法对所设计的MPM电机的电磁性能进行计算分析,制造了一台四相MPM实验样机,并对其进行了测试。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,本文的工作为MPM电机的运行控制建立了基础。     

A symmetric quantum-dot cellular automata design for 5-input majority gate

By the inevitable scaling down of the feature size of the MOS transistors which are deeper in nanoranges, the CMOS technology has encountered many critical challenges and problems such as very high leakage currents, reduced gate control, high power density, increased circuit noise sensitivity and very high lithography costs. Quantum-dot cellular automata (QCA) owing to its high device density, extremely low power consumption and very high switching speed could be a feasible competitive alternative. In this paper, a novel 5-input majority gate, an important fundamental building block in QCA circuits, is designed in a symmetric form. In addition to the majority gate, a SR latch, a SR gate and an efficient one bit QCA full adder are implemented employing the new 5-input majority gate. In order to verify the functionality of the proposed designs, QCADesigner tool is used. The results demonstrate that the proposed SR latch and full adder perform equally well or in many cases better than previous circuits.     

航空航天电源专辑主编述评

和地面应用环境相比较，航空航天电源具有空间环境复杂、可靠性要求高、长寿命和高功率密度、可维修性难度大等特点。另外，随着人类向星辰大海进军的步伐不断加快，需要在光伏电源系统技术的基础上，探索无光照条件下的燃料电池、核电源等新型能源系统技术或多种能源组合供电技术、无线能量传输技术和大功率电推进等技术，逐步形成了具有航空、航天特色的新材料、新器件、高可靠封装、高效功率变换、智能配电和并网等技术体系和架构。近年来，适应空间环境的新材料、宽禁带半导体功率器件,三维立体封装与互连技术、智能控制与故障诊断技术、分布式能源系统技术、新型发电与储能等技术成为当前的研究热点，并受到了学术及业界的关注。《电源学报》特别推出《航空航天电源》专辑，以期推进航空航天电源相关技术的难点和热点问题探讨。     

一种新型电励磁双凸极无刷直流发电机

提出一种新型电磁式双凸极无刷直流电机,它是在双凸极永磁电机基础上,用电励磁代替原电机的永磁结构,发电运行时,取消了原电机中的功率变换器和转子位置传感器,电机的结构和制造工艺简单,可靠性高,功率密度高,成本低.本文设计加工一台原理样机,并采用二维电磁场有限元法对其进行了精确分析计算,得到了电机的静态特性,与实验结果进行了对比.     

车用燃料电池空气压缩机用高密度无刷永磁电机

提出一种带有水冷定子机座和超短定子绕组端部长度的高密度无刷永磁电机 ;应用一般化尺寸方程理论进行电机的概念设计 ;在Maxwell2DTransient动态有限元软件的基础上 ,进行逆变器供电驱动电路和电机有限元耦合仿真的性能分析计算 ;在此基础上 ,进行样机试制和性能测试。     

Design of a reversible structure for memory in quantum-dot cellular automata

Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology has limitations in reducing the area and size of circuits. The disadvantages of this technology include high power consumption and temperature problems. Quantum-dot cellular automata (QCA) is a new technology that can overcome these shortcomings. Reversible logic is technology used to reduce the power loss in QCA. QCA can be used to design memories that require high operating speed. In this paper, we propose a structure for the reversible memory in QCA. The proposed structure utilizes three-layer technology, which has a significant impact on circuit size reduction. The proposed structure for the reversible memory has 63% improvement in cell number, a 75% improvement in area occupancy, and a 60% reduction in delay compared to the previous best structure.     

新能源汽车用电机控制器的设计与测试

针对新能源汽车电机控制器功率密度较低、空间利用率有限的现状,开发了一款具有高功率密度的新能源汽车控制器。采取结构、硬件的理论设计与试验验证相结合的方式开发控制器。前期通过设计分析、有限元仿真对控制器进行优化,后期通过试验对控制器的性能进行验证。通过试验结果可知,该电机控制器的效率较高、功率密度较大,具有实用意义。     

RDC缓冲电路的技术分析

为了使功率器件经常使用的RDC缓冲电路所用元件的选择摆脱经验与实验的传统方法,在理想条件下从能量与电压的角度用数学方法分析了RDC缓冲电路的工作过程,得到了功率器件在既有关断缓冲电路又有开通缓冲电路的条件下,功率器件与缓冲电路在电路参数不同时各自的功率损耗与元件参数间的关系,找到了在希望的缓冲效果情况下缓冲电路元件参数的确定方法,使RDC缓冲电路元件参数的确定方法有了理论依据。     

A low‐loss snubber for reducing motor terminal surge voltage

The development of an advanced Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) has enabled high‐frequency switching operation and has improved the performance of PWM inverters for motor drive. However, the IGBT's high rate of dv/dt has adverse effects on motor insulation stress. In many motor drive applications, the inverter and motor are separated, requiring long motor feeds. The long cable contributes high‐frequency ringing at the motor terminal and results in high surge voltage which stresses the motor insulation. The inverter output filter and RDC snubber are the conventional method for reducing the surge voltage. In this paper, we propose a new low‐loss snubber to reduce the motor terminal surge voltage. The snubber consists of the series connection of chraging/discharging capacitor and the voltage‐clamped capacitor. At IGBT turn‐off, the snubber starts to operate when the IGBT voltage reaches the voltage‐clamped level. Since dv/dt is decreased by snubber operating, the peak level of the surge voltage can be reduced. Also the snubber operates at the IGBT voltage above the voltage‐clamped level, and the snubber loss is largely reduced compared with the RDC snubber. The proposed snubber enables reduction of the motor terminal surge voltage with low loss. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(4): 64–72, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10378     

永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展趋向

永磁电机具有功率密度大、效率高和运行可靠等优点,在风力发电系统中得到广泛的应用。然而由于稀土永磁材料的成本较高,永磁风力发电机也面临着如何提高性能价格比的挑战。本文在对比分析高速、中速和低速直接驱动风力发电系统的特点与性能的基础上,阐述了永磁风力发电机的关键设计技术;分析了电机结构、极数和槽数配合对于电机性能的影响,防止永磁体失磁的方法以及发电机与变流器参数的合理匹配问题。此外,还论述了永磁风力发电机设计与控制技术的发展趋向。