双余度无刷直流电动机建模与热损对比分析

建立了绕组隔槽与同槽嵌放两种结构的双余度无刷直流电机(DR-BLDCM)数学模型,运用MATLAB软件研究了两种双余度无刷直流电机内外部特性,主要分析和计算两种电机额定负载运行时的铜损以及铁损,特别针对电机容易出现的绕组断路故障进行电机本体发热分析。仿真结果表明,电机正常运行和绕组断路故障状态下隔槽嵌放结构发热量比同槽嵌放分别小3.32%和14.87%,运行效率较高。     

双余度无刷直流电机控制系统

介绍了余度技术及其在电机设计中的应用,针对航空双余度无刷直流电机控制系统,分析了双余度电机的基本结构形式、控制系统结构与工作原理、控制方法等。     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

考虑发热限制的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法

针对一种航空机电作动器用双余度无刷直流电机在外形尺寸及发热限制下的转矩提升问题,提出一种新型的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法。该优化方法通过限定铜耗密度以限制电机整体发热,限定电流密度以限制绕组局部发热,以发热限制为电磁转矩边界,针对单绕组工作冷备份与双绕组工作热备份两种备份方式,通过分析电磁转矩与定子裂比的关系,推导得出两种备份方式使电磁转矩最大的最优定子裂比表达式。利用有限元仿真对最优定子裂比解析值进行了验证,误差小于2%;依照本方法试制出样机,样机电磁转矩测试值与解析值相比误差为9.3%。仿真及测试结果表明,所提出的新型定子裂比优化方法可在双余度无刷直流电机外形尺寸一定、限制发热条件下,使转矩得到充分提升。     

1N·m紧凑型无刷直流电机设计及实验研究

设计了1台紧凑型无刷直流电机,并对样机进行了实验研究。文中首先给出了普通结构无刷直流电机的两套设计方案,在此基础上又设计了紧凑型无刷直流电机。通过方案对比分析,证明了紧凑型无刷直流电机具有体积小、结构紧凑、效率高等突出优点,且符合高效节能的发展趋势,具有非常好的应用前景。最后,采用Magtrol自动测试系统测试了样机的输出机械特性。     

双余度稀土永磁无刷直流电机驱动控制系统

介绍了一种基于DSP(TMS320LF2407A)的数字式双余度稀土永磁无刷直流电机驱动控制系统，简述了实现该控制系统的硬件设计方案及控制策略。实验结果表明，该系统具有良好的控制性能及动态特性。     

双余度无刷直流电动机的余度管理

为满足某飞机电动舵机伺服驱动系统的需要,本文针对双余度无刷直流电动机进行了深入研究。对双余度无刷直流电动机伺服系统的故障类型及其特点进行分析,研究系统的几种主要故障表现形式及其对电机性能的影响,给出逆变器和位置传感器故障的检测方法。为提高系统可靠性,进行了余度设计,研究系统的余度管理问题。最后在样机上进行实验研究,包括机械特性、开环特性和闭环特性实验,实验结果验证了设计的正确性,满足电动舵机驱动系统的要求。     

基于FPGA的双余度无刷舵机控制系统的设计

本文提出了一种基于FPGA的双余度无刷舵机控制系统的设计方法,并对无刷直流电机控制原理、电子换相、霍尔信号检测、双余度技术和舵系统方案进行了全面分析。通过实验证明,系统工作稳定、可靠,达到了出现一次同类故障或多次不同类故障时舵系统正常工作的能力。     

基于DSC+CPLD的双余度永磁无刷直流伺服系统

提出了基于数字信号控制器(Digital Signal Controller,简称DSC)和复杂可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device,简称CPLD)构成的双余度永磁无刷直流电机(BLDCM),将其作为飞行器舵机作动系统的执行机构。通过对不同类型的余度运行模式与双余度电机结构特性的比较,确定了系统的设计方案。分析了以dsPIC30F5015为核心的控制电路、功率逆变电路、旋转变压器数字转换电路的工作原理,提出了双余度系统的控制策略。采用LabWindows/CVI构建余度管理与系统调试平台,对系统的性能进行了测试。实验结果表明,两余度可并行工作,系统最高响应频率为5Hz。     

永磁无刷直流电机及其控制

无刷直流电机因其高效率、长寿命、低噪声及良好的机械特性等优点,在航空、军事、汽车、办公自动化、家用电器等行业内得到了广泛的应用。本文系统阐述了无刷直流电机的基本结构和工作特点,比较分析了无刷直流电机几种典型的驱动电路拓扑结构。同时,对无刷直流电机的转矩波动抑制、无位置传感器控制、弱磁调速等技术进行了分析。最后,对其应用及未来发展趋势进行了探讨。     

一种简易的无刷直流电机微机控制系统

设计了基于MCS51系列单片机控制的无刷直流电机调速系统,并分析了系统的控制策略,提出了相通电实现零相位控制方式的恒转矩运行,通过三相通电实现超前相位控制方式的恒功率运行,实验证明该方法是可行的。     

稀土永磁无刷直流电动机绕组嵌放对磁势的影响

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽和隔槽嵌放方式的磁势进行了理论分析,结果表明,在磁路饱和的情况下,单绕组工作时同槽嵌放电枢磁势的去磁作用小,而双绕组工作时,隔槽嵌放的电枢磁势去磁作用小;同槽嵌放更适用于冷备份余度模式,隔槽嵌放则宜于热备份余度模式。对电枢磁场、空载磁场、负载磁场和机械特性进行了有限元仿真计算,并对隔槽嵌放样机的机械特性进行了测试,仿真和测试结果验证了理论分析的正确性。     

Approaches to suppressing shaft voltage in brushless DC motor driven by PWM inverter

This paper describes the approaches to suppressing the shaft voltage and bearing current by electrostatically shielding the stator end windings of the brushless DC motor driven by PWM inverter. At first, measured shaft voltage and bearing current are compared with those calculated waveforms to verify the common mode equivalent circuit of the brushless DC motor. Next, the relationship between shaft voltage and stator winding to rotor capacitance is calculated using the common mode equivalent circuit. Finally, the electrostatic shielding of the stator end windings is evaluated to reduce the shaft voltage by experiments and calculations. ©2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(4): 73–79, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20701     

分数槽集中绕组无刷直流电动机绕组结构对比

以6槽8极无刷直流电动机为例,介绍了分数槽集中绕组电机绕组结构包括单层结构和双层结构,通过Ansoft设计软件计算和样机测试对比,得出两者之间由于电感差异引起的机械特性的变化,为正确合理地应用单层绕组结构和双层绕组结构提供了思路。     

基于RS232串口通信的双余度无刷直流电动机控制系统

介绍了一种基于RS232串口通信的双余度无刷直流电动机控制系统,详细介绍了上位机PC机软件编程技术和下位机DSP软件编程技术,实现了双余度无刷直流电动机计算机控制,友好的人机界面为解决电机控制参数调试提供了良好的途径。     

计及中性点电压的无刷直流电机无位置传感器控制

为解决无刷直流电机在低速状态下检测转子位置的难题,提出了一种新颖的无位置传感器控制方法。该方法基于凸极式永磁无刷直流电机定子绕组电感是转子位置的函数这一特点,采用H_PWM-L_PWM调制方式,通过检测定子绕组中性点电压的波动情况,从而判断通电相的定子绕组自感是否相等,进而推断出反电动势的过零时刻。再借鉴反电动势法的特点,在过零点的基础上滞后30°电角度,即可确定换相时刻,理论推导证明了该方法的正确性。在实验过程中把该方案与霍尔传感器换相的方法进行了对比,验证了这种方法的有效性。     

A New Brushless Half-Speed Synchronous Motor with Q-Axis Squirrel-Cage Damper Winding Driven by Voltage Source Inverter

A new brushless half-speed synchronous motor combined with a voltage source inverter is presented. The diode is inserted into one phase of the stator winding, and then the stationary magnetic field is superimposed on the revolving field. The rotor structure of the proposed motor is composed of the quadrature-axis (q-axis) squirrel-cage damper windings on the salient poles. By superimposing a stationary magnetic field on the stator, the motor is compelled to run at exactly half synchronous speed. For purposes of direct comparison the machine is tested with various configurations of damper windings. The experimental results are shown, and it is proved that the motor has excellent performance. The proposed brushless synchronous motor is very simple, robust, and maintenance-free.     

集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算

基于深槽集中绕组的结构特点，采用镜像法，建立了适合集中绕组无刷电机的电枢反应求解模型。充分考虑电机齿槽影响，给出了电枢反应磁场的解析表达式，对不同控制方式下的电枢反应分别作了研究，并在此基础上推导了电机绕组电感的通用求解公式，从而为集中绕组无刷电机的参数设计和特性分析提供了理论依据。样机实验表明，其具有很好的工程适用性，理论计算与实测值吻合。     

无刷直流电动机转子位置估计的电流注入法

介绍了凸极无刷直流电动机转子位置检测的电流注入法.该方法是在定子绕组中注放微弱的高频交流信号,通过对端电压的处理,计算出转子的位置.文中利用该方法对启动和正常运转的电动机转子位置进行了仿真,验证了其有效性.     

Analysis and reduction of acoustic noise from a brushless DC drive

It has been found that stator excitation in brushless DC motor drives can excite mechanical resonances in the motor and, thus, produce acoustic noise in a similar way to switched reluctance drives. A technique has been developed to alter the commutation pattern of a brushless DC motor to avoid exciting and reinforcing these mechanical resonances producing a significant reduction in pure tone acoustic noise which is emitted during mechanical resonance. The origin of the vibration and acoustic noise is explained and the theory of discrete frequency noise reduction described in this paper. The method proposed for quieter control of the brushless DC motor could be achieved at a very low cost