电动汽车电机驱动系统寿命模型研究

从系统所受热应力出发,分析系统寿命影响因素,提出了一种以电机驱动系统运行工况和电机输出扭矩为输入,建立电动汽车电机驱动系统寿命模型的新方法。利用该方法建立了100/160kW纯电动大客车用电机驱动系统寿命模型。以北京公交121路车的工况为例,利用建立的寿命模型预计系统寿命,其预计结果和"八六三"项目规定的预期目标接近。     

电动汽车电机驱动系统寿命模型

针对电动汽车电机驱动系统在运行过程中承受剧烈的热应力容易导致系统出现故障的问题,从热应力疲劳失效的观点出发,分析了系统寿命影响因素及其薄弱环节的失效机理,提出了一种以电动汽车电机驱动系统运行工况和电机输出扭矩为输入建立系统寿命模型的方法。建立了100/160 kW纯电动大客车电机驱动系统寿命模型,并以北京121电动公交车的实际运行工况为模型输入预计了系统寿命。     

电动汽车电机驱动系统可靠性模型及预计

能源危机促进了电动汽车的发展,作为其关键部件之一的电机驱动系统的可靠性直接影响着电动汽车的广泛应用.重点对电动汽车电机驱动系统可靠性进行分析.建立了电动汽车电机驱动系统可靠性串联模型.直流母线支撑电容、大功率电子器件、控制电路、轴承和绝缘的失效是电动汽车电机驱动系统的主要失效模式.基于已建立的可靠性模型,采用元器件应力分析法预计电动汽车电机驱动系统的可靠性.     

变工况下电动汽车驱动系统效率优化控制

为有效降低驱动电机能量消耗,延长电动汽车续驶里程,对车辆工况变换时的驱动系统控制方法进行探讨.利用交流异步电机系统及磷酸铁锂电池组实测数据,采用最小二乘法构建动力总成系统效率模型,并给出基于效率模型进行优化控制、提高电力驱动系统运行效率的控制策略;搭建纯电动汽车动力总成系统仿真模型,并通过试验台实测数据验证模型的有效性;利用建立的仿真模型对纯电动汽车的起步加速过程进行优化,并利用试验台进行了测试,结果表明,对动力总成系统进行效率优化控制后,其效率在车辆起步加速过程中较原车平均提高了3.3％.基于所建立的动力总成系统效率模型,可在车辆工况变换过程中,通过优化控制策略,有效提高动力驱动系统效率.     

多电机同步系统的多模型辨识

针对多电机同步系统,建立了按转子磁场定向的物理模型,分析了其多变量、强耦合、非线性的复杂关系.由于该物理模型难以应用于控制器设计,为此以三台电机为研究对象,对系统进行分解,建立了速度和张力输出与各输入量之间的映射关系,进一步将系统简化为速度和张力模型.利用数据驱动原理,对输入输出样本数据进行满意C均值聚类,建立了不同工况下的局部线性子模型及相应的调度函数,系统的全局模型是各个子模型的加权综合,从而得出速度和张力的全局模型.仿真结果表明,采用所建立的简化模型能准确地拟合复杂多电机的非线性特性.     

基于Wiener过程的电机主绝缘材料寿命预测方法

主绝缘性能是电机可靠性评估的重要指标之一，对电机主绝缘材料进行寿命预测具有重要意义。本文对高性能电机主绝缘材料6050聚酰亚胺薄膜进行恒定温度应力加速退化试验，得到不同温度应力下电机主绝缘材料的三种指标参数。选取线性的最大局部放电量为退化特征量，并建立基于Wiener过程的电机主绝缘材料退化模型。利用极大似然估计法对Wiener过程中的未知参数进行估计，得到不同温度应力下电机主绝缘材料寿命的概率密度曲线与可靠度曲线。利用加速应力下的Wiener过程参数和加速退化试验数据建立阿伦尼斯模型，进而外推出正常温度应力下电机主绝缘材料的伪失效寿命。本文为不同温度下电机主绝缘材料的寿命预测和高效运维提供了理论指导，为电机系统的可靠性提升提供支撑。     

一种参数化永磁同步电机模拟器设计

针对传统电驱动系统测试方案中存在的系统复杂、硬件成本高、灵活性低等问题,设计了一种参数化永磁同步电机(PMSM)模拟器。建立了PMSM的参数化模型,在此基础上进行了电机模拟器电力电子装置拓扑结构及控制策略的设计。通过MATLAB/Simulink平台进行系统仿真分析,验证了在不同工况及驱动器故障时利用电力电子装置模拟实际电机端口特性的可行性及有效性,为电机模拟器的应用奠定了基础。     

永磁同步直线电机最大效率控制研究

针对电动机驱动系统效率问题,对永磁同步直线电机驱动系统最大效率控制进行了分析和研究。从分析永磁直线电机的电机损耗模型入手,建立考虑逆变器损耗时的系统损耗模型。利用拉格朗日优化算法,推导出永磁同步直线电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件。基于损耗模型设计效率模糊控制器,使系统具有更好的鲁棒性。通过Matlab/simulink实验仿真验证所建立的模型在稳态下有较高的准确度,同时保证输出功率不变,实现最大效率控制。     

超声波电机转速控制的稳态模糊建模方法研究

针对超声波电机转速控制应用,以实验数据为基础,采用模糊逻辑方法建立了超声波电机系统的二输入单输出稳态模糊模型.数据验证表明,该模型较好地模拟了电机驱动电压幅值、频率及转速三者之间的非线性关系.文中详细描述了模糊建模过程,为超声波电机系统的非线性控制建模提供了另一条有效途径.     

基于神经网络法燃油泵驱动电机转速匹配研究

航空燃油泵驱动电机负责给燃油泵提供所需的动力。由于燃油驱动电机与燃油泵之间存在很强的非线性及耦合性,使得燃油泵无法正常运行在工况点,造成严重的能量损耗。针对该问题,提出了利用Legendre神经网络法来解决燃油泵与驱动电机转速匹配问题。首先,利用Legendre神经网络法拟合出燃油泵的特性曲线,然后再利用该方法建立以燃油泵的流量、扬程为输入,驱动电机转速为输出的神经网络模型。燃油泵与驱动电机转速匹配仿真结果表明,相比于传统的最小二乘法,Legendre神经网络法具有更高的精度。     

变频牵引电机定子绕组电磁线寿命特性的研究

为研究变频调速牵引电机绝缘过早失效的机理,进行了定子绕组电磁线多因子联合作用绝缘寿命试验,利用一元二参数Weibull分布统计分析了不同电压幅值、频率和温度下的绝缘寿命试验数据,并研究了电磁线。提出了高频脉冲条件下多因子联合老化寿命模型,比较3种条件下的寿命模型与实验结果得出其相关系数均>0.89,验证了模型的正确性,可为变频调速牵引电机的设计提供理论依据。     

基于LS-SVM的列车牵引电机电流实时估计

为满足列车牵引传动系统在牵引电机状态监测、异常诊断与预测等领域对牵引电机定子电流准确估计的需求,提出了一种基于多工况最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型的牵引电机电流实时估计方法。该方法结合牵引电机参数和转矩转速试验测量数据,利用牵引电机机理模型计算得到定子电流估计值;然后根据列车运行规律将其分为多个运行工况,基于历史运行数据的相关变量建立各工况下定子电流的LS-SVM估计模型并研究列车不同运行工况对模型精度的影响,基于多工况模型实现牵引电机全工况下电流的实时有效估计。通过实际运行数据验证了所提方法的有效性和可行性。     

Reliability and statistical lifetime- prognosis of motor winding insulation in low-voltage power drive systems

Today, more and more complex power drive system (PDS) applications are being used in which an arbitrary number of inverters with different, autonomous drive frequencies are connected to a single dc bus. If long feeder cables, different inverter output circuits, and unfavorable grounding conditions simultaneously occur, then electrical oscillations with high peak values of the voltage between the motor terminals and ground may be generated. Occasionally, these can exceed the peak values of the generally better known mechanism of traveling waves [1], [2]. The complex design of recent drive systems requires more knowledge about the interaction of the components being used in the system and of the resulting effects. This knowledge forms the basis for the design of reliable drive systems. One of the major reliability topics for variable-speed power drive systems has long been the lifetime of the winding insulation system. The winding insulation system may manifest partial discharge (PD) because the electrical stress is higher for these systems than it is for drive systems that are directly connected to the line supply [1]?[4]. In the classic approach (see Figure 1) [4], [5], it is assumed that the peak voltages stressing the insulation system of the motor winding would be more or less constant and the PD inception voltage of the winding insulation would also be a deterministic value. From this, it is derived that an adequate lifetime can only be achieved by ensuring operation without PD. In case of operation with PD, the lifetime would be reduced to an unacceptable level. The approach presented in this paper considers both the generation of peak voltages, which stress the winding insulation system, as well as the associated stochastic PD inception behavior. This results in a statistically-based insulation coordination and a reliability-based economic design of the complete drive system (see Figure 2).     

EDM电流对电动汽车电机轴承寿命的影响

为研究不同转速下放电加工电流对电动汽车驱动电机寿命的影响,基于电动汽车驱动系统的轴电压模型,以弹性流体润滑理论分析了载荷和车速对轴承各钢球的油膜厚度和赫兹接触面积的影响,以6006球轴承为例,计算了不同载荷和车速下轴承的等效电容值,建立了轴承放电加工电流的仿真分析模型,利用电流和赫兹接触面积的比值给出了轴电流的表面电流密度,进而对轴承电气寿命进行解析计算,最后,给出了电气和机械老化应力同时作用时轴承寿命的简单分析方法。     

Sensorless induction spindle motor drive using fuzzy neural network speed controller

A sensorless induction spindle motor drive using synchronous PWM and dead-time compensator with fuzzy neural network (FNN) speed controller is proposed in this study for advanced spindle motor applications. First, the operating principles of a new type synchronous PWM technique are described in detail. Then, a speed observer based on the model reference adaptive system (MRAS) theory is adopted to estimate the rotor speed. To increase the accuracy of the estimated speed, the speed estimation algorithm is implemented using a digital signal processor. Moreover, since the control characteristics and motor parameters for high speed operated induction spindle motor drive are time-varying, an FNN speed controller is developed to reduce the influence of parameter uncertainties and external disturbances. In addition, the FNN is trained on-line using a delta adaptation law. Finally, the performance of the proposed sensorless induction spindle motor drive system is demonstrated using some simulation and experimental results.     

Grid models intended for investigating electric drives based on induction motors

A model of an electric drive and a grid model of an electric motor are presented. The grid model is used for forward substitution into equations of motion and the calculation procedure intended for calculation motion performance taking into consideration the electromagnetic torque is given. The electromagnetic torque is determined via a static analysis of the grid model of the induction motor operating as a stepper drive or as a drive of a dc brushless motor.     

考虑IGBT特性的无刷直流电机数学模型

对于重要应用场合的无刷直流电机驱动系统,由于试制周期长、成本高,在设计阶段进行系统的性能准确预测是十分必要的.目前对无刷直流电机模型的研究中认为功率开关管、反并二极管是理想的,未考虑功率器件特性对模型的影响.作者提出了IGBT、反并二极管特性参数的等效方法,建立了无刷直流电机考虑功率器件特性的数学模型,并利用建立的模型研究了IGBT、反并二极管特性对电机相电流、转矩预测结果的影响.