基于梯形波相电流驱动的六相交流感应电动机性能

为了实现六相感应电动机的励磁磁场和电磁转矩直接控制,提出了梯形波相电流来驱动六相交流感应电动机,并对其性能进行研究.首先采用理论分析和有限元分析对气隙磁场和电动机的电磁转矩进行了计算.其次,利用所构建的六相电动机的实验装置对理论分析结果进行了佐证.该六相电动机控制策略的最大优点是可以实现励磁磁场和转矩电流的直接控制而不需要派克变换,另一个优点是通过六相定子分布,合成的磁场电流可以产生一个近似的方波气隙磁场,使电磁转矩的输出得到极大的提高.     

基于ARM单片机的异步电动机远程监测系统的设计

为了降低异步电动机监测系统成本和不增加电机转子的转动惯量,结合异步电动机动态速度估算、电磁转矩方程和可编程低通滤波器观测磁链,实现了无速度、无扭矩传感器的异步电动机转速和转矩的估算。系统的硬件设计采用性价比非常高的ARM单片机,12位串行A/D,以及通用电流电压传感器,大大提高了监测系统的性价比。为了实现监测系统与远程计算机之间的通信,该监测系统还设置了MC35I无线通信模块。试验结果验证了该异步电动机转矩和转速估算的有效性。     

A novel startup scheme of stator-flux-oriented vector-controlled induction motor drive without torque jerk

This paper proposes a novel zero-speed startup scheme of a stator-flux-oriented speed-sensorless vector-controlled induction motor drive that does not generate any torque jerk. A programmable cascaded three-stage low-pass filter (LPF) method is used for flux vector estimation. Usually, a torque jerk is generated at the vector control transition due to time delay in developing the stator flux by the three-stage LPF. At standstill condition, an algorithm is derived that calculates the stator flux using only the stator currents. A feedforward control strategy of the stator flux is developed to eliminate the torque jerk during transition from the standstill mode to the vector control mode. The performance of the newly developed startup scheme has been verified by simulation and then experimentally on a 3-hp induction motor drive, where the control was implemented by a 32-bit TMS320C30-type digital signal processor. The performance of the drive was found to be excellent in both simulation and experiment.     

基于单片机的异步电动机转矩转速检测

异步电机转速和电磁转矩的高精度估算是在异步电机动态速度估算和电磁转矩方程基础上采用校正补偿方法实现的.采用间断性转矩转速估算方法很好地解决了检测系统的实时性问题,检测系统没有采用专用的速度传感器和转矩传感器.为降低检测系统的成本,硬件设计采用的是普通的单片机及12位串行AD,通用的电压电流传感器等.仿真和实验结果证明采...     

无轴承绕线型异步电机瞬态响应的有限元分析及实验研究

无轴承电机集磁性悬浮与转矩驱动于一体,具有无摩擦、无磨损、无损耗、免维修、寿命长等独特优点,从根本上改变了传统的支承与传动形式.该文介绍一种无轴承绕线型异步电机,通过瞬态有限元分析法(TFEM)计算其径向力和转矩的瞬态响应,结果表明该无轴承电机可以同时产生支承转子重量的稳定径向力与恒定转矩,且其控制电流相互独立,与鼠笼型转子无轴承异步电机相比,前者能够产生更有效的径向力,且转矩不受径向力绕组电流干扰;并在基于SVM-DTC的磁悬浮异步电机悬浮子系统独立控制实验平台上加以测试,结果表明该系统能够实现了无轴承绕线型异步电动稳定悬浮.     

磁动势法五相永磁力矩电机转矩分析

五相永磁力矩电机由于极数与槽数相近,含有丰富的磁动势谐波,磁动势谐波会影响电机的转矩性能。为此,采用磁动势法分析电机的电磁转矩,通过磁能和虚位移原理推导出了电机电磁转矩的解析表达式,揭示了具有相同空间次数的定子和转子磁动势谐波相互作用才能产生电磁转矩的规律。通过对五相永磁力矩电机的定、转子磁动势谐波与电磁转矩关系的分析,指出与与主波转速一致的定子和转子磁动势谐波相互作用能提高五相永磁力矩电机的平均电磁转矩。利用Ansoft有限元软件仿真分析了电机在正弦波、梯形波和方波供电下的定子磁动势、转子磁动势以及转矩性能。结果表明,非正弦供电能够增加电机的电磁转矩,但也带来了转矩脉动,验证了磁动势法分析五相永磁力矩电机转矩的有效性和正确性。     

异步电动机直接转矩控制启动方法仿真研究

针对直接转矩控制的异步电动机的启动方法,本文提出了串行启动法、并行启动法、混合启动法这3种不同的启动控制策略,仿真研究结果表明,利用混合启动法可以获得比较满意的综合性能指标。     

基于电磁转矩复解析小波变换的感应电机转子故障检测

提出一种运用电磁转矩信号对感应电机转子断条故障进行检测的新方法.当感应电机转子发生断条故障时,转子绕组的不对称将会使电磁转矩中引入2s同步速的脉动转矩(s为转差率).对电机起动电磁转矩信号进行复值小波变换,根据分析小波在特定中心频率条件时信号瞬时频率与其对应小波脊线的关系,提取出故障特征转矩频率变化规律,实现转子故障的可靠检测.同时,对应尺度上小波系数的模值还能够反映该故障特征转矩在电机起动过程中的幅值变化规律,将其作为故障严重程度指标则可以进一步判断转子断条根数.实验结果证明了该方法的有效性.     

自轴承式双定子实心转子盘式异步飞轮电机设计

自轴承式双定子实心转子盘式异步飞轮电机（DSSRAFIM）具备双定子盘式电机与实心转子异步电机的结构特点,基于其结构特点,研究了该电机的设计方法。为将DSSRAFIM内三维分布的电磁场等效为二维分布,采用了改进的分环法,将其等效为一系列宽度相等、长度递增的双初级钢次级直线电机。通过建立双初级钢次级直线电机模型,分析实心转子厚度、气隙长度等关键尺寸参数对DSSRAFIM运行性能的影响。且分析得到了轴向磁拉力、电磁转矩与定子电流的关系,研究表明该电机除提供稳定转矩外,还能同时提供稳定可控的悬浮力,实现自轴承运行。     

Fuzzy controller for inverter fed induction machines

An induction machine operated with a direct self controller (DSC) shows a sluggish response during startup and under changes of torque command. Fuzzy logic is used in conjunction with direct self control to minimize these problems. A fuzzy logic controller chooses the switching states based on a set of fuzzy variables. Flux position, error in flux magnitude and error in torque are used as fuzzy state variables. Fuzzy rules are determined by observing the vector diagram of flux and currents. The operation of the direct self controller becomes difficult at low speeds due to the effect of change in stator resistance on the flux measurements. To improve the system performance at low speeds a fuzzy resistance estimator is proposed to eliminate the error due to the change in stator resistance. At constant flux and torque commands any change in stator resistance of the induction machines causes an error in stator current. This error is utilized by the fuzzy resistance estimator to correct the stator resistance used by the controller to match the machine resistance. Both a fuzzy controller and fuzzy resistance estimator are simulated for a 3 HP induction motor. The simulation results demonstrate a good performance     

电动机动态相量法建模及对闪变传播的影响分析

提出了一种适用于电压闪变传播研究的感应电动机建模方法。该方法从三相感应电动机的电压方程、电磁转矩方程和基本运动方程出发,利用动态相量法建立了电源电压为波动电压情况下的感应电动机动态相量模型;实现了电动机定子电流的定量计算;并进一步分析了电动机参数对波动性定子电流和转子机械角速度的影响。利用定子电流计算公式,实现了电动机电压的定量计算;通过对比分析电源电压和电动机电压的均方根(RMS)值中的闪变频率分量,研究电动机负荷对闪变传播的影响,并给出了闪变传播系数的频率特性。结果表明,在绝大多数闪变频率下,电动机负荷对闪变具有抑制作用。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

Experimental determination of parameters for an induction motor with a short-circuited rotor

Problems of experimental determination of parameters of induction motors with a short-circuited rotor in different operating regimes are considered. The equations of a generalized electrical machine are reduced to a form that allows identification of four independent parameters—the constant time of the rotor, stator inductance, stator active resistance, and generalized dissipation. It is shown that measuring the rotation frequency, voltages, currents, and electromagnetic torque allow estimation of the values of these parameters, but not five parameters of the standard phase-substitution circuit of the induction motor. Examples of experimental determination of parameters and parameters’ dependence on the operation regime of a traction motor are given.     

考虑感应电动机故障中电磁转矩变化的节点暂态电压评估方法

暂态电压稳定与负荷动态特性之间关系紧密,而感应电动机负荷特性是引起暂态电压稳定的重要原因。利用极限切除时间来评估负荷节点暂态电压稳定状况已有研究,但相关研究都忽略了故障中感应电动机电磁转矩的变化对极限切除时间的影响。为进一步准确求得极限切除时间,对计及故障中感应电动机电磁转矩的变化的极限切除时间进行了研究,建立了感应电动机电磁转矩的数学模型,求得了极限切除时间。极限切除时间反映了负荷节点暂态电压稳定状况,在综合程序(PSASP)中对EPRI36节点系统进行了仿真和对比,仿真结果验证了所述方法的有效性。     

高性能低谐波绕组感应电动机电磁性能的数值分析

针对普通感应电动机采用低谐波绕组后电磁场分析难度将会提高的问题,利用数值计算的方法,给出了适合低谐波绕组电机电磁性能的数值求解方法.以一台普通感应电动机为例,利用低谐波绕组理论,对定子绕组的线规和形式进行调整,设计具有高起动转矩的低谐波电机.通过对低谐波电机电磁性能的数值计算结果与实验结果的比较,验证了所推导的方法的准确性,提高了所设计的低谐波电机的起动性能.将低谐波电机与普通同型式的感应电动机的气隙磁场和转子齿部磁场进行比较,分析两种电机中磁密谐波成分的含量,结果表明低谐波绕组电机的各次谐波磁密大大降低.     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。     

一种新型直接转矩控制方法的仿真研究

针对直接转矩控制 (DTC)的异步电机的起动和低速运行的方法 ,本文提出了间接转矩控制的方法。仿真研究结果表明 ,此法结构简单 ,能够获得较好的控制效果。     

Rotor broken-bar fault diagnosis of induction motor based on HHT of the startup electromagnetic torque

This paper presents a new method for rotor broken-bar fault diagnosis of induction motors. The asymmetry of the rotor caused by broken-bar fault will give rise to the appearance of additional frequency component of 2sf _s (s is slip and f _s is supply frequency) in the electromagnetic torque spectrum. The startup electromagnetic torque signal is decomposed into several intrinsic mode function (IMF) with empirical mode decomposition (EMD) based on the Hilbert-Huang Transform. Then, using the instantaneous frequency extraction principle of the Hilbert Transform, the rotor broken-bar fault characteristic frequency of 2sf _s can be exactly extracted from the IMF component, which includes the rotor fault information. Moreover, the magnitude of the IMF which includes the rotor fault information can also give the number of rotor broken bars. Experimental results demonstrate that the proposed electromagnetic torque-based fault diagnosis method is feasible. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2005, 25(11):107–112 (in Chinese)     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

考虑谐波影响后交流励磁电动机电磁转矩的分析与计算

虽然已有不少文章研究了交流励磁电机的运行性能 ,但是很少有文章在研究其性能时考虑了谐波电流的影响 ,特别是谐波对电机电磁转矩的影响。本文从该类电机的基本电磁关系出发 ,分析研究了基波电磁转矩及谐波转矩的特点 ,提出了基波谐波的等效电路 ,给出了谐波电路中参数的计算方法。导出了基波电磁转矩、稳定谐波电磁转矩及脉动谐波电磁转矩的计算公式。文章最后以一个实际的绕线型异步电机用交 直 交电压型逆变器供给励磁的交流励磁电动机为例 ,计算了主要谐波的稳定和脉动的电磁转矩以及电机总的电磁转矩。计算结果对进一步研究系统的驱动性能及电机与励磁系统的设计是十分有益的。     

基于电磁转矩小波变换的感应电机转子断条故障诊断

该文提出了一种基于感应电机启动电磁转矩信号的转子断条故障诊断新方法。利用复值小波变换中的小波脊线提取出启动电磁转矩中故障特征在电机启动过程中的频率变化规律，检测出转子断条故障。同时，小波系数的模反映了信号在对应尺度上的能量大小，所以对应故障特征脊线上的小波系数模反映了该故障特征转矩的幅值变化规律。基于此，定义了脊线一小波能量谱的概念。将故障特征转矩对应的脊线一小波能量谱作为故障严重程度因子，即可根据其与转子连续断条根数的关系给出感应电机转子故障严重程度的表示方法。实验结果证明该方法是可行的。