无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。     

国内首台超高速磁悬浮永磁电机研制成功

<正>近日,依托于北京航空航天大学建设的"北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心"在高速电机研制方面获得重要突破,成功研制出国内首台30kW超高速磁悬浮永磁电机。该工程中心攻克了磁悬浮高速电机总体结构设计、三自由度永磁偏置混合磁轴承设计、超高速磁轴承转子系统的稳定控制等多项关键工艺技     

中央空调高速永磁直驱变频传动系统关键技术研究及应用

中央空调绿色节能已成为国家重点战略,变频化是提升其能效的核心手段之一。永磁直驱变频传动系统,采用高效永磁电机并省去齿轮箱,相比既有异步变频系统,其提升传动效率和功率密度的同时降低了噪声;正引发全球中央空调变频传动系统技术变革。本文在分析既有异步传动系统基础上提出了一种新型的高速永磁直驱变频传动系统,对其拓扑结构、高效永磁电机设计、高速永磁电机控制、PWM整流控制、高效制冷剂散热等关键技术开展研究,试验结果验证本文所提出的永磁变频传动系统的先进性。     

永磁变频螺杆制冷压缩机变工况运行特性试验研究

为有效提升螺杆制冷压缩机全工况运行效率,研制搭载大扭矩宽负载永磁电机的变频可变压比螺杆压缩机,针对冷水机组高权重运行工况,试验研究压缩机在不同工况不同转速下的运行特性。结果表明不同工况下压比适应性调节后,均存在使压缩机效率最高的最佳运行转速,且最优转速随着外压比的升高而增大。依据机组综合能效(IPLV)的满负荷、部分负荷能效权重和工况要求,提出压缩机综合绝热效率(IPLE)最优的设计方法。当压缩机满负荷转速设计值为4 200 rpm时IPLE最高,达到0.773。永磁变频压缩机应用于水冷机组时,相比于定频螺杆机组,IPLV提高35.2%;相比于磁悬浮离心机组,IPLV提高11.9%。     

磁悬浮离心鼓风机在污水厂中的应用

磁悬浮离心鼓风机作为输送气体的机械设备类型,在具体应用过程中,主要结合磁悬浮轴承、高速永磁同步电机以及智能化监测控制等核心技术内容,实现高质量、高效运转过程。结合当前的应用发展情况来看,磁悬浮离心鼓风机已经在各行业领域的生产工作中得到了良好应用。其中,磁悬浮离心鼓风机在污水厂处理工作中所发挥出的作用效果最为明显。该文主要立足于磁悬浮离心鼓风机的应用原理及流程,对其在污水厂中的具体应用进行研究与分析,以供参考。     

高速电主轴驱动控制技术研究综述

高速电主轴是高速数控机床核心功能部件,主轴单元融合了高速电机、精密轴承、驱动控制等关键技术。高速主轴电机的驱动控制技术是决定主轴动静态性能的关键因素之一。因此,有必要对现有的主轴电机驱动控制技术进行系统分析和深入总结。根据主轴电机驱动控制技术的发展历史:从V/f控制、矢量变频控制、直接转矩控制到混合驱动控制以及智能控制等关键控制技术进行逐一分析和评述。在此基础上总结各控制技术客观存在的问题并进行对比分析,最后对高速电主轴驱动控制技术的发展趋势进行了预测和展望。     

高温超导磁悬浮轴承的发展现状及前景

第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应用前景。近年来,高温超导磁悬浮轴承的发展在世界范围内取得了令人瞩目的成就,轴承的设计思想、结构和应用环境都得到了相应的拓展。从结构特征角度综述了近年来国内外超导磁悬浮轴承样机的发展现状,重点介绍了西安交通大学的超导磁液复合轴承结构及其在液体火箭中的应用方案;结合该领域的研究现状探讨了超导磁悬浮轴承有待研究的问题和应用前景,指出超导轴承应向复合支撑方向发展以利于推进应用。     

燃料电池车用超高速空压机临界转速分析与提高措施

针对空压机进气增压可提高大功率燃料电池发动机性能和功率密度,但空压机超高速电机转子-轴承系统存在共振失稳乃至断轴的实际工程问题.本文采用有限元法建立空压机高速电机轴承-转子系统动力学模型,基于ANSYS软件对某超高速永磁电机转子进行动力学仿真,分析某燃料电池空压机高速电机转子-轴承系统的临界转速,揭示轴承刚度、轴承位置以及转轴质量等因素对临界转速的影响规律,并提出改善措施.结果显示,增大轴承刚度、适当减小轴承跨距以及减轻转轴的质量可以有效地增加转子轴承系统的临界转速.     

动态扰动下无轴承永磁薄片电机的悬浮力补偿策略

传统的无轴承永磁薄片电机通过径向位移的闭环控制来间接实现悬浮力稳定控制,当薄片转子受到径向干扰时,悬浮力控制的精度和动态响应性能将受到限制。且悬浮力控制中所需的相位信息是需要在准确获得转子角度的基础上才能得到,因此增加了电机控制系统复杂性。为了克服以往悬浮力控制的上述不足,在推导了无轴承永磁薄片电机悬浮力变化量和悬浮力绕组磁链变化量之间关系的基础上,提出了径向悬浮力和径向位移的双闭环补偿控制策略,采用电压-电流模型对转矩绕组气隙磁链进行辨识,使得电机控制的灵活性大大增加。仿真和实验结果表明:所提出的悬浮力控制方法能够提高悬浮力控制精度和动态响应性能,系统抗干扰能力强,且具有良好的动、静态性能。     

包装印刷用永磁同步电机控制及无速度传感器控制技术综述

对包装印刷用永磁同步电机控制方式及无速度传感器控制技术进行了综述。首先,介绍了适合包装、印刷机械行业的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的主要控制方式;然后,采用霍尔茨教授的无速度传感器控制2大类分类方法对永磁同步电机无速度传感器控制技术进行了分类,介绍了各种永磁同步电机无速度传感器控制方法的工作原理,详细分析了其优缺点;最后展望了包装印刷用永磁同步电机控制和无速度传感器控制在包装印刷领域的应用前景。     

晶圆FAB厂罗茨真空泵用永磁电机研发设计与实验

为满足在晶圆FAB厂内使用罗茨真空泵的工程需求及性能要求,本文设计了一台1.5 kW小体积高速永磁同步电机并将其作为罗茨真空泵用驱动电机。采用多极少槽的极槽配合方案,减少变频器及供电装置中高次谐波对电机运行性能和损耗温升的影响。基于场路耦合思想及商业有限元软件,完成了电机拓扑结构及电磁设计,仿真结果验证了电磁设计及结构的合理性;通过三维温度场研究,表明该设计可应用于真空泵类工程之中。最后对样机进行了电机性能实验,实验数据与设计指标比较吻合,对罗茨真空泵进行性能测试实验,进一步验证了罗茨真空泵驱动用高速永磁电机设计的合理性,新研发电机满足泵的各项性能指标要求,研究工作具有工程实用价值。     

载波注入的无传感器PMSM转子自测角研究

提出一种基于载波电压信号注入的新型无传感器永磁电机转子自测角原理,将电机本体作为旋变器,向电机绕组中注入载波电压激励信号.在分析载波电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了基于凸极跟踪转子位置的自测角方法.讨论了载波信号的注入、提取以及包含转子位置信息的高频负序电流的外差处理技术.采用仿真结果进行了分析,通过旋变器的实测结果验证了其正确性.仿真结果表明,以此机理实现的永磁同步电机无传感器控制具有很好的鲁棒性,同时具有良好的静、动态性能.     

载波注入的无传感器PMSM转子自测角研究

提出一种基于载波电压信号注入的新型无传感器永磁电机转子自测角原理,将电机本体作为旋变器,向电机绕组中注入载波电压激励信号．在分析载波电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了基于凸极跟踪转子位置的自测角方法．讨论了载波信号的注入、提取以及包含转子位置信息的高频负序电流的外差处理技术．采用仿真结果进行了分析,通过旋变器的实测结果验证了其正确性．仿真结果表明,以此机理实现的永磁同步电机无传感器控制具有很好的鲁棒性,同时具有良好的静、动态性能．     

电磁悬浮飞轮转子系统的模态解耦控制

基于电磁悬浮飞轮转子系统的数学模型,首先提出了一种在高速下能够使电磁悬浮飞轮转子系统保持稳定运行的模态解耦控制方法,然后对这种方法的解耦效果以及控制的有效性进行了仿真分析,并与传统分散PD控制的性能进行了比较。结果表明提出的模态解耦控制方法可以实现对电磁轴承飞轮转子系统的转动模态和平动模态间的解耦,以达到对各个模态的刚度和阻尼进行独立调节,使电磁悬浮飞轮转子系统具有更好的动态性能和更强的抗干扰能力的目的。     

基于软件延时补偿的高速磁悬浮电机转子低频颤振抑制研究

针对磁悬浮电机高速时由于低频颤振导致转子失稳问题,由控制系统计算延时及对功放系统影响进行分析、建模,提出控制系统软件延时补偿算法消除控制系统计算延时,提高功放系统高频时电流跟踪能力,抑制磁悬浮电机转子高速时低频颤振,并在100 kW磁悬浮电机上进行实验验证。结果表明,通过软件延时补偿算法消除控制系统计算延时,磁悬浮电机转子低频增益可减小20 dB,转子在24000 r/min时跳动量减小36.8μm,控制精度提高63.89%。该方法不但能有效抑制磁悬浮转子高速时的低频颤振,且可提高磁悬浮电机高速时的稳定性。     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

高速磁悬浮电机转子低频振动干扰观测与抑制研究

针对磁悬浮电机高速时由于低频振动导致转子失稳问题,利用改进型干扰观测器对磁悬浮电机转子在高速时的低频振动进行观测,进而在控制器中对其进行抑制。此改进型干扰观测器不仅能正确观测出磁悬浮转子高速时的低频振动,还能有效克服磁悬浮转子高速时形变带来的影响。以100kW磁悬浮电机为实验平台,对转子在24 000r/min时进行实验验证。实验表明,加入改进型干扰观测器的主动磁轴承系统相较于原系统,磁悬浮电机转子低频增益减小了20dB,转子的跳动量减小了36.8μm,控制精度提高了63.89%。结果表明:改进型干扰观测器的加入有效抑制了磁悬浮电机转子高速时的低频振动,提高了磁悬浮电机高速时的稳定性。     

超导磁悬浮微飞轮系统设计与功耗分析

针对飞轮系统在高转速时功耗大的问题,设计了基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机,研究了超导磁悬浮轴承对飞轮系统功耗的影响.微飞轮系统采用超导磁悬浮轴承作为支撑机构,以平面直流无刷电机作为驱动装置,在保证超导轴承场冷高度和电机间隙的条件下设计真空系统,通过搭建飞轮能耗实验平台,对超导磁悬浮飞轮系统的功耗进行分析,并通过测试不同场冷高度下的飞轮系统降速曲线,研究场冷高度对超导磁悬浮轴承的摩擦损耗影响.实验结果表明,在同样功耗下飞轮转子的最高转速可达到33 000 r/min,在15 000 r/min时超导磁悬浮轴承的功耗仅为机械飞轮系统功耗的1/7,并可以通过增加场冷高度进一步减少系统功耗.超导磁悬浮技术可以满足飞轮系统高转速、低功耗的要求．     

VZH088、117、170 C系列直流变频涡旋压缩机技术简述

本文对某公司开发的VZH088、117、170 C系列新版直流变频涡旋压缩机技术特点进行了介绍。VZH088、117、170 C制冷量范围从3冷吨至26冷吨,转速范围为1 500 rpm^6 000 rpm,主要应用于冷水机组,屋顶机,数据中心等;采用永磁电机技术,提高了整个速度范围的能效;采用变频控制技术,可以根据不同的工况调整压缩机转速,避免了频繁起停,提高了温度控制的精度和环境舒适性;采用了中间排气技术,提高了部分负荷工况性能;优化的轴承系统设计,提高了高蒸发温度应用工况下压缩机的可靠性;泵油和供油系统系统的设计可保证低速时足够的供油量和高速时低的油循环率。     

永磁同步电机无传感器控制仿真研究

介绍了高频信号注入法在永磁同步电机无传感器控制系统中的实现,采用矢量控制策略和电压空间矢量脉宽调制技术,构建了永磁同步电机无传感器控制系统的电流、转速双闭环控制模型,基于外差法设计了转子位置观测器,完成了对电机转子信息的获取,并在MATLAB/Simulink环境下进行了系统的仿真分析.仿真结果证明,该方法能够准确估计转子信息,且能满足矢量控制的要求.