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。     

基于CPLD的带细分的三相步进电机驱动器设计

混合式步进电机的工作原理类似于永磁同步电机,完全可以引入同步电机的先进控制方法.从同步电机控制的角度来控制步进电机,就从根本上跳出了步进电机细分控制是对相电流控制的限制,实现了全新的脉冲细分控制。基于这一理论开发出以CLPD为核心的三相混合式步进电机脉冲细分控制器。     

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.     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测EI北大核心CSCD

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

永磁同步电机直接转矩控制技术研究

与异步电机相比,永磁同步电机具有结构简单、功率因数高、转矩惯量比大等优点。但是它也存在定子和转矩脉动大,开关频率不恒定等诸多问题。该文针对永磁同步电机直接转矩控制中出现的转矩脉动较大的问题,提出了一种永磁同步电机无磁链闭环直接转矩模糊控制的方法。该方法采用模糊控制器作为转速环的控制器,并去除磁链闭环,加入磁链限幅环节,将转矩作为控制目标,通过模糊控制器的优化,得出系统具有良好动态性能和自适应性。     

基于DSP的永磁同步电机调速系统设计

本文进行了24V／70W的永磁同步电机调速系统的硬件控制器设计和软件程序编写及相关实验。首先对DSP及其与电机控制相关的功能和结构进行介绍;然后说明永磁同步电机控制系统的硬件电路构成及设计方法,并给出系统的软件实现方法;最后对电机进行控制实验并给出实验结果,为实现永磁同步电机的各种控制策略奠定了实验基础。     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

基于dsPIC的永磁同步电机调速系统的研究开发

围绕以dsPIC为核心的全数字化永磁同步电机调速系统展开。介绍一套基于dsPIC控制器的永磁同步电机调速系统的软硬件解决方案,实现转速和电流双闭环矢量控制。     

基于EEMD方法的永磁同步电机电磁噪声诊断

研究永磁同步电机的电磁噪声的诊断。提出集体经验模式分解（EEMD）结合功率谱分析的方法对永磁同步电机噪声进行故障诊断,该方法通过对电机结构振动信号进行分解,选择对电机噪声故障敏感的本征模态函数（IMF）进行功率谱分析,获得高信噪比故障特征。结合永磁同步电机电磁力波理论及Maxwell电磁仿真分析结果,判断该噪声为电磁噪声,通过对电机永磁体检测与装配工艺进行改进,噪声得到显著控制。研究结果表明,该方法能够有效提取电机噪声特征。     

包装机驱动控制系统中谐波噪声信号抑制策略

目的为了抑制谐波信号的影响,提取得到更准确的转子位置信息,提高包装机动力系统性能。方法文中提出一种基于滑模观测器、改进广义二阶积分器锁频环、锁相环的无传感器控制方案,并通过Simulink仿真实验验证该方法提取电机转子位置信息的能力。结果该方案能够有效降低反电势信号中的直流谐波分量和5、7次谐波分量,提高了基波信号纯度,降低了转速估计误差,提高了永磁同步电机运作过程中转速稳定性与可靠性。结论在Matlab/Simulink中进行静态实验与动态实验,实验结果验证了文中采用的控制策略对不同阶次谐波噪声信号具有更好的抑制效果,能够提高永磁同步电机转速估计精确度,提高包装机动力系统工作性能。     

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.     

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．     

双V型IPMSM辅助槽对齿槽转矩的影响

针对双V型内置式永磁同步电机（IPMSM）齿槽转矩较大的问题,根据齿槽转矩的产生原理,借助ANSYSmaxwell 有限元仿真软件建立10 极60 槽内置式双V型永磁同步电机模型,探讨在定子和转子上同时开对称辅助槽的可行性,运用双变量参数化分析定子和转子上开对称辅助槽位置、半径对齿槽转矩的影响。最后对比分析开对称辅助槽前后电机的各项性能,结果表明：合理开设定子和转子辅助槽能有效削弱齿槽转矩并保证电机其他性能基本不变。     

电动车驱动用永磁同步电机力矩特性的研究

对影响内置式永磁同步电机转矩特性的三个关键设计参数——永磁体宽度、定子绕组匝数及转子铁心外形进行了研究。以具体样机为例,分析了定子绕组匝数、永磁体充磁方向长度和转子外形对转矩特性的影响。分析结果表明：永磁体宽度接近于整数倍定子齿距可降低负载脉动转矩;采用偏心分段圆弧法优化转子外形有利于提高电机的转矩特性。通过实验验证了理论分析的正确性。     

基于电流解耦的表贴式永磁同步电机无源控制研究

为了提高表贴式永磁同步电机的电流环频率响应能力和转速响应性能,针对其无源控制器设计过程中因d轴、q轴电流存在耦合而造成期望互联矩阵未知参数过多的问题,结合电压前馈解耦控制,提出了一种基于电流解耦的无源控制器新型设计方法。首先,根据能量平衡原理和电压前馈解耦控制,构建基于电流解耦的表贴式永磁同步电机端口受控耗散哈密顿系统（port control Hamilton system with dissipation, PCHD）模型。然后,通过互联和阻尼配置的无源控制（interconnection and damping assignment passivity-based control, IDA-PBC）方法,完成表贴式永磁同步电机无源控制器的设计,并在设计过程中引入了电压前馈解耦控制,消除了d轴、q轴电流的耦合关系,使期望互联矩阵的未知参数由3个减少为1个。最后,搭建表贴式永磁同步电机测试平台进行实验验证。实验结果表明,当表贴式永磁同步电机的电流环采用基于电流解耦的无源控制器时,q轴电流响应频率由小于250 Hz增大为大于333 Hz;额定转速下的转速响应时间由0.16 s减小为0.11 s,超调量由2.0%减小为0.6%,稳态误差由5.98 r/min减小为1.15 r/min。研究结果可为永磁同步电机的无源控制器设计提供新思路。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

永磁同步电机因其自身的一些优点,在国防、工农业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。同时随着无位置传感器的深入研究以及矢量控制技术的日趋成熟,基于无位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统正成为一个重要的研究方向。本文首先简单介绍了永磁同步电机测量模型和矢量控制的基本原理,在此基础上介绍了近十几年来提出的多种估算永磁同步电机转子位置和转速的方法,比较了各种方法的优缺点,并介绍了不同方法所适用的条件和场合。最后对滑模观测器方法进行了详细的分析,并着重对基于该方法的永磁同步电机矢量控制系统进行了细致的研究和仿真。     

永磁同步电机矢量控制系统设计

永磁同步电机用永磁铁转子代替绕线式转子,同时也克服交流同步伺服电动机的致命弱点,并且它还不需要励磁。目前永磁同步电机被用于很多领域,如汽车工业、航天飞机,机床等。主要对永磁同步电机矢量控制的原理、该系统的设计以及DSP程序的功能进行分析和研究。     

基于超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机无传感器抗干扰控制策略研究

目的 提高包装行业中自动化设备的工作精准度,优化传统永磁同步电机无传感器控制系统的稳定性,提高电机遭遇内外扰动后的系统鲁棒性和抗扰动性能。方法 引入超螺旋滑模算法,设计一种超螺旋滑模MRAS观测器来提高系统的稳定性,同时利用滑模扰动观测器对电机良好的动态进行性能追踪,利用超螺旋滑模算法对其进行性能优化,提出超螺旋滑模MRAS观测器和超螺旋滑模扰动观测器对永磁同步电机复合控制的策略。结果 该方案有效降低了电机遭遇扰动时转速估计误差,误差在0.8r/min附近波动,明显提高了电机控制系统遭遇干扰后的响应速度。结论 在MATLAB/SIMULINK中进行实验仿真,结果表明所提控制策略提高了系统的鲁棒性和追踪精度,加强了系统的抗干扰能力。     

电机无速度传感器控制技术在包装生产线中的应用

目的 为提高自动化包装生产线的产品效率和质量,简化传动系统结构,改善永磁同步电机控制系统性能。方法 提出一种基于滑模观测器的无速度传感器控制技术,建立永磁同步电机数学模型。在此基础上,设计一种滑模自适应观测器,可用于观测定子电流和转子磁链,同时给出一种I/F启动策略。通过仿真和实验对系统性能进行验证。结果 仿真和实验结果表明,所述控制方法不仅可以解决电机启动问题,而且采用滑模观测器能够较好地实现转速跟踪,进而确保转子位置准确性。在实际应用中,可将横封横切机构的切点偏差控制在0.4mm以内,平均偏差只有0.2mm。结论 无速度传感器控制系统具有响应速度快、调速性能好、鲁棒性强等特点,可以确保电机速度、位置控制精度,进而降低整个控制系统的冗余性、不稳定性,适合包装、仿真、印刷等场合使用。     

三瓦双向箔片轴承-高速电机转子系统动力学研究

以10 kW,120000 r/min的超高速永磁同步电机为实验样机,对三瓦双向箔片轴承-电机转子系统动力学行为进行实验研究。分析了三瓦双向箔片轴承的承载特点,在对轴承刚度和阻尼系数适当简化的基础上,计算了弹性支撑时的转子锥动模态频率和平动模态频率。在样机上进行了30000 r/min,60000 r/min的升速实验和90000 r/min的自由降速实验。实验表明:转子的起飞转速约为4000 r/min,当转子工作在90000 r/min时,伴随着强烈的亚同步涡动频率,而且该亚同步涡动频率完全是由轴承-转子系统本身所引起。结果显示三瓦双向箔片轴承-转子系统具有较好的稳定性,该理论分析和实验结果为超高速永磁电机轴系设计和动力学分析提供了参考。