多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。     

基于时步有限元法的多相无刷直流电动机特性仿真

提出一种适用于多相永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法,采用插值运动边界法解决转子运动问题,并且应用上述模型对一台多相无刷直流电动机进行了仿真分析.仿真结果和实测波形吻合,实验结果验证了计算方法的正确性.     

实心转子永磁同步电机的时步有限元分析

设计了一种实心转子永磁同步电机,并提出了适用于该类电机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了实心转子电机中转子电阻难以准确计算的问题。该方法考虑了转子电阻随转差的变化,给出了外电路与电磁场耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述方法对自行设计的22kW实心转子永磁同步电机的性能进行分析,空载反电动势和起动转矩的计算结果与样机的实验结果吻合较好,表明本文提出的方法准确有效,并可用于其他类型的实心转子电机的性能分析。     

单级感应线圈炮场路耦合运动时步有限元分析

基于麦克斯韦方程组,提出了一种适用于单级感应线圈炮的场路耦合运动时步分析方法,对于瞬态涡流场与电路耦合问题,应用了Crank-Nicholson法进行求解;对于运动问题,采用运动坐标系的方法进行求解;电磁力采用了节点力法求解;解决了单级感应线圈炮在脉冲供电时场路耦合分析问题,建立了单级感应线圈炮电磁场-电路-运动系统二维耦合模型。应用上述模型对单级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。     

自起动永磁电机起动冲击电流和转矩的场路耦合分析

建立了自起动永磁同步电机的场-路-运动耦合模型,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行准确计算.应用上述方法对一台15 kW内置径向W型自起动永磁同步电机进行计算,详细分析了不同通电时刻、转子位置、铁磁材料,以及永磁体磁场情况下的起动冲击电流和转矩,全面详尽地阐释了影响冲击电流和转矩的各个因素,为优化电机设计和起动过程打下基础.     

电容器组驱动高速多级圆筒型直线感应电机建模及仿真

为了解决电机被电容器组供电时的场路耦合分析问题,基于电磁场理论提出了一种适用于高速多级圆筒型直线电机的场路运动耦合时步有限元分析方法,并且提出了以动子磁通变化率为控制量,在Simulink环境下建立了电机三维场路耦合数学仿真模型。用该模型分析电机的动态性能,得到了定子电压、电流、能量效率,动子的电流、速度、加速度等参数变化规律,通过上述分析得出该类型电机可以实现超高速度大质量的发射。最后,根据仿真参数设计了10级圆筒型直线感应电机并进行了实验验证,结果表明:仿真结果与实验结果基本符合,从而为该类电机控制策略的研究及具体实现提供了新的途径。     

自起动永磁电动机的稳态转矩波动研究

由于自起动永磁电动机定转子双侧开槽、转子带有铸铝鼠笼,所以其谐波磁场比直流无刷电动机复杂.采用场-路-运动耦合的时步有限元方法对其稳态转矩波动现象进行研究,建立两种时步有限元计算模型对稳态转矩曲线进行分析.第一种模型包括转子运动方程,第二种模型不包括转子运动方程.分析表明采用两种模型计算谐波转矩的结果一致.采用第二种模型,通过加载基波或谐波电流,揭示了齿槽转矩、源于定子基波电流的谐波转矩及源于谐波电流的谐波转矩对稳态转矩波动的影响.通过与实测转矩对比验证了计算结果的正确性.     

基于直接场路耦合的复合转子异步电动机设计方法

本文直接以端电压为已知条件建立复合转子异步电动机在正弦稳态运行时的场路耦合数学模型。通过场路耦合方程的求解,对不同电压下电机性能和电机内电磁场分布进行计算与分析。实例应用验证了方法的正确性与准确确性。     

无刷直流电动机电磁场-热场耦合分析

利用电磁场有限元分析软件MagNet和热场有限元分析软件ThermNet,对无刷直流电动机进行了电磁场-热场耦合分析,研究了电机的发热情况,仿真结果符合电机的温升规律.分析过程对研究无刷直流电动机的电磁场和热场分布有重要意义,对提高电机设计水平和精度具有一定参考作用.     

基于JMAG的开关磁阻电动机场路直接耦合分析

介绍了电磁场有限元分析软件JMAG的基本原理和功能特点。基于JMAG软件强大的耦合分析功能和二维瞬态场分析功能,对开关磁阻电机进行基于二维瞬态场的直接场路耦合时步有限元分析。该方法考虑电动机磁场饱和以及若干相同时激励时相间互感所带来的影响,提高了仿真精度。通过仿真和实验的对比,证明了该方法的正确性,为今后开关磁阻电动机的优化设计和理论研究提供一种有效的分析方法     

感应型无轴承电机磁悬浮力解析模型及其反馈控制

由于负载、干扰和径向位移检测误差，无轴承电机悬浮运行时定、转子中心并不重合，产生偏心，影响了其稳定悬浮控制性能。该文从运行原理出发，建立了计及定、转子定位偏心的感应型无轴承电机磁悬浮力的较精确解析模型，采用电机电磁场分析软件ANSOFT验证了它的精度。应用这个模型实现了悬浮力的实时观测，在传统气隙磁场定向矢量控制系统基础上添加了悬浮力的闭环控制，有效地提高了感应型无轴承电机稳定悬浮运行的动、静态性能。     

新型交替极无轴承永磁电机的原理与实现

传统永磁型无轴承电机悬浮力和转矩控制存在耦合，该文对一种新型交替极转子结构的无轴承永磁电机的磁悬浮原理进行了深入分析和数学建模，指出该类型电机所具有的独特的悬浮控制和转矩控制解耦的特点，并构建了无轴承交替极永磁电机的实时控制系统。实验结果表明实现了该新型无轴承永磁电机的动、静态稳定悬浮，验证了悬浮与转矩控制解耦的特性。     

基于I-ω法磁场辨识的无轴承异步电动机矢量控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电动机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.气隙磁场定向控制算法复杂,且没有实现两者的动态解耦.提出了基于转矩绕组转子磁场定向控制算法,径向悬浮控制所需的气隙磁场通过I-ω实时辨识.仿真结果表明,电磁转矩与径向悬浮力实现完全解耦,验证了所提方案的有效性.     

无轴承开关磁阻电机转子质量偏心补偿控制

由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动控制原理,设计基于最小均方（least—mean—square,LMS）算法的白适应凹陷滤波器,将其加入到无轴承开关磁阻电机（bearinglessswitchedreluctancemotor,BSRIV1）系统中,利用Matlab／Simulink对该振动控制方法进行仿真研究,最后在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于LMS算法的白适应凹陷滤波器能够在不同的电机转速条件下有效补偿转子的同频振动位移,抑制转子偏心振动,提高转子悬浮精度。     

无轴承异步电机转子偏心补偿的研究

针对无轴承异步电机转子偏,心工作问题,对其转子偏心时的转子受力情况进行了分析,并以此为基础,应用径向力反馈控制来补偿转子偏心的非线性影响。结果表明,径向力反馈控制有效地提高了无轴承异步电机系统的悬浮精度.     

基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型

针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。     

一种新型混合转子结构无轴承电动机磁悬浮力的矢量控制

无轴承电机具有无机械磨损和噪声等优点，其转子旋转和悬浮的电磁转矩和磁悬浮力皆由电机本身产生。在对不同转子结构转矩和磁悬浮力进行有限元对比分析的基础上，该文提出了一种兼有永磁式和感应式转子共同优点的新型混合转子结构。该电机不仅能产生大的电磁转矩和磁悬浮力，而且提供了通过电流矢量定向实现悬浮力解耦控制的途径。基于数字信号处理器DSP(TMS320C32)和复杂可编程逻辑芯片CPLD(Xilinx)，构建了混合转子无轴承电机的控制系统，实现了悬浮力矢量控制策略。试验结果表明该文所提出的新型无轴承电机的设计与控制策略是可行的。     

基于神经网络的无轴承电机悬浮子系统仿真研究

无轴承电机电磁转矩和磁悬浮力的独立控制是实现电机超高速运转的有效途径。论文在研究电机磁悬浮机理的基础上，推导了磁悬浮力的数学模型，提出了1种基于DRNN神经网络整定的PID控制方法，将该控制方法应用于转子悬浮控制子系统中，并应用MATLAB工具进行了系统仿真。仿真结果表明，该控制系统具有很好的性能，能够实现电机的稳定悬浮。     

计及偏心及洛仑兹力的永磁型无轴承电机建模与控制研究

对转子偏心情况下永磁型无轴承电机中2种磁悬浮力的产生机制进行了深入的理论分析和数学建模；特別揭示了转子偏心、转矩绕组磁场对悬浮力控制及悬浮绕组磁场对转矩控制的耦合影响；提出一种实用的悬浮力及转矩控制方案，并通过在一台表面贴装无轴承永磁同步电动机上进行的实验验证了其有效性和实用性。实验结果表明考虑转子偏心和洛仑兹力的影响有效的提高了无轴承电机悬浮运行时的稳态精度和动态响应速度，极大的拓宽了其应用领域。     

感应型无轴承电动机的模糊神经网络控制系统

由于负载、干扰和径向位移检测误差,无轴承电动机悬浮运行时定、转子中心并不重合,产生偏心,影响了其稳定悬浮控制性能。从运行原理出发,建立了感应型无轴承电动机磁悬浮力的解析模型,并采用模糊神经网络对其进行控制,有效地提高了感应型无轴承电动机稳定悬浮运行的动、静态性能。