基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机控制系统设计时,单独采用Matlab建模仿真方式多参数整定繁琐的问题,提出了一种基于Matlab与LabVIEW相结合的混合仿真方法。首先,理论分析了永磁同步电机在多坐标系中的数学模型,利用该数学模型在Matlab/Simulink环境中搭建了底层电机控制模型,并基于LabVIEW设计了电机系统测试界面。然后,利用仿真接口工具包—SIT使Matlab和LabVIEW保持同步通讯,在LabVIEW上层测试界面上对电机系统仿真参数进行整定。最后,为验证该混合仿真方法的可靠性,分别建立传统Matlab仿真模型与混合仿真模型,对电机进行了仿真实验。研究结果表明,该混合仿真模型与Matlab单独仿真模型的结果具有较高的吻合性,并符合理论计算结果。这种混合仿真方法在保证实验结果的正确性下,简化了永磁同步电机控制系统的参数整定;同时能从LabVIEW界面上直接查看仿真波形,进一步缩短了调试时间,提高了系统仿真效率。     

三相交流永磁同步电动机电磁振动的理论建模与分析

交流永磁同步电机效率高、寿命长、运行可靠、维护简单,是未来调速电机重要的发展方向之一,对其电磁振动建模分析是研发低噪音交流永磁同步电机的基础。从永磁同步电机的结构出发,推导了三相交流永磁同步电机的磁密、径向电磁力以及振动的理论模型,从理论角度对永磁同步电机电磁振动的影响因素进行了分析,并给出了电机电磁振动的主要频率。通过理论建模和仿真分析得出,当永磁同步电机槽数接近2倍、4倍、6倍或8倍电机极对数时,电机产生振动频率为2倍、4倍或6倍基波频率的振动。这一结果的提出为设计同类型的永磁同步电机提供了参考依据。     

基于MATLAB往复式永磁同步电机抽油机的控制仿真

为了分析往复式永磁同步电机抽油机在油液充足和供液不足两种状态下,智能控制改变电机转速所产生的变化,基于MATLAB软件的Simulink模块对永磁同步电机抽油机的直接转矩控制进行建模、仿真,得出不同结果。结果表明永磁同步电机根据油井工况在加减速的情况下能够正常运行,实现平滑过渡,仿真分析的结果对于此类型抽油机在工程上的运用有一定的实用价值,为抽油机控制工作的下一步开展打下坚实的基础。     

车用永磁同步电机三维温度场分析

为了研究车用永磁同步电机的温度场,以一台额定功率为25kW的车用永磁同步电机为研究对象,基于传热学基本理论,建立其三维求解域模型,通过仿真分析,得出了电机额定工况下的温度场及温升变化,并对连续变功率工况下的电机内关键部分的温升进行仿真分析,以研究车辆实际行驶时电机温度场的变化情况。通过搭建的实验平台,对电机工作在额定工况和连续变工况条件下的温升进行了测试。经对比分析,实验数据与仿真数据误差较小,验证了仿真的正确性。     

基于SVPWM控制的永磁同步电机伺服系统设计与仿真

分析建立了永磁同步电机的数学模型.根据电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的原理,研究了一种以I*d=0为控制策略的永磁同步电机矢量控制方法.搭建了基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,并进行了仿真测试.仿真结果表明,SVPWM控制的永磁同步电机具有较好的控制特性,验证了模型的正确性.     

基于MRAS的新型永磁同步电机的速度辨识方案

速度辨识一直是永磁同步电机无速度传感器控制系统中的一个核心问题,本文以永磁同步电机本身为参考模型,变换数学模型构造并联模型,并由转矩和转速的基本的机械运动方程和转矩方程推导出速度辨识率,结合模型参考自适应控制理论得到速度辨识方案。本方案控制过程简单,对电机参数不敏感,并将其应用在永磁同步电机矢量控制系统当中,仿真得到的结果验证了本方案的正确性和可行性,同时,与基于POPOV理论的模型参考自适应方案的仿真结果进行比较,分析本方案的优劣。     

起重机用永磁同步电动机设计及有限元分析

基于具体工况下的起重机运行条件,运用永磁同步电机设计理论,设计出适合起重机低转速大转矩运行特性的永磁同步电机。利用Ansoft/Maxwell中RMxprt模块建立电机有限元模型,并基于二维瞬态电磁场对所建模型进行仿真研究,计算得到电磁转矩变化曲线和电感参数,不仅为起重机用永磁同步电机的结构优化提供方案,还为进一步研究低转速大转矩条件下永磁同步电机的控制策略提供理论基础。     

基于自适应观测器的复式永磁同步电机控制仿真

为了解决复式永磁同步电机(PMSM)的可靠运行及速度控制等问题.提出了一种基于自适应观测器的无传感器控制方案.利用Matlab这一工具搭建了复式永磁同步电机的自适应观测器的控制仿真模型,并对算法进行了分析验证,同时为了提高该系统的稳定性,对电机的电阻和磁链也进行了参数辨识.仿真运行的结果验证了自适应观测器作为复式水磁同...     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

永磁同步电机结构设计和特性探讨

现代化科学技术的进步使得以永磁同步电机为基础的新能源汽车推广使用成为可能,本身针对新能源汽车当中的用词同步电机结构设计和特性进行研究,利用先进的Ansoft软件对永磁同步电机进行建模,对永磁同步电机的定转子结构以及气隙大小、永磁体充磁等相关参数进行确定,使得永磁同步电机的结构参数能够满足新能源汽车性能的要求。文章对模型进行仿真分析,根据仿真结果优化永磁同步电机的结构,优化永磁同步电机模型,为新能源汽车的质量优化提供有力参考。     

摆线副结构永磁复合电机的设计与分析

将摆线液压马达与永磁同步电机相结合,设计一种定转子为摆线副结构的永磁复合电机,给出了该电机的运行机理、电机各部分的设计方法,确定了永磁体的布置方式;对所设计电机进行有限元仿真,对比径向、切向电磁力大小,与同尺寸永磁同步电机输出转矩和功率进行对比.结果表明:所设计的复合电机能够提高切向电磁力的比例,增大电机的输出转矩,提...     

车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化

为了降低电动车电磁噪声,以电动车用永磁同步电机为研究对象,建立了有限元参数化模型,计算径向力波.通过解析法和试验,验证了有限元参数化模型的正确性.应用该模型,以永磁体厚度、气隙长度、定子槽中心宽度、定子槽开口宽度4种结构因素为设计变量,以1阶、2阶、3阶径向力波能量和径向力波均值最小为目标函数,进行了影响径向力波的结构因素灵敏度分析.结合电机设计要求,提出了改变气隙长度和定子槽中心宽度的参数优化方案,有限元计算结果显示优化方案改善了径向力波.     

基于滑移边界法的微型涡喷发动机用高速发电机优化设计

以微型涡喷发动机用高速永磁发电机为对象,进行电机优化设计研究。传统有限元仿真法在反电势和电感计算方面过于复杂,针对这一问题,将滑移边界法与有限元分析结合,提出一种基于滑移边界条件的电机有限元仿真模型。在此基础之上,将基于滑移边界有限元模型的电磁参数计算与梯度下降优化方法相结合,提出改进梯度优化算法,开展以发电机最小体积为优化目标的优化设计研究。基于上述优化结果设计了多台微型涡喷发动机用高速发电机样机,并通过对电机的电磁参数测试验证了所提方法的有效性。     

内插式永磁型无轴承电动机悬浮力模型及其关键参数萃取

为计及内插式永磁型无轴承电动机直交轴电感差异对悬浮运行的影响,实现转子凸极效应下的稳定悬浮运行控制,提出一种建立悬浮力精确模型及其关键参数萃取的新方法。该方法从内插式永磁型无轴承电动机运行原理出发,基于磁场能量方法,建立计及转子凸极影响和定、转子定位偏心的磁悬浮力解析模型。针对模型参数是悬浮力控制及电动机悬浮运行的关键,深入分析该模型中关键参数的获取机理,并通过有限元磁场分析方法实现可控悬浮力和单边磁拉力计算中的参数萃取。在此基础上采用所获取的参数建立内插式永磁型无轴承电动机的有效控制策略,悬浮运行的仿真结果验证参数萃取方法的正确性。     

永磁同步电机运行性能研究

针对凸极永磁同步电机,对其数学模型和定子电流最小控制方法进行了介绍,推导了定子电流最小控制方法对应的电流相角条件、基本转速和最大转矩。利用电机数学模型和不同电流控制规律建立了永磁同步电机运行性能仿真模型,避免了传统双闭环模型中控制器参数对仿真结果的影响。在此基础上深入研究了电机永磁磁链、凸极率、电枢电阻三个参数对电机基本转速、输出转矩等运行性能的影响,据此指出了电机电磁设计时应遵循的一般规律。     

轻载荷高精密永磁同步直线电机控制性能研究

分析了轻载荷高精密永磁同步直线电机中的电磁场分布,利用Matlab建立了永磁同步直线电机的模型,采用高能永磁体的正弦电流控制方法实现交轴电流的矢量控制并且构建了永磁同步直线电机位置控制的仿真系统,与实验结果进行了比较。     

带有不匹配干扰的永磁电机电磁波形优化控制分析

针对永磁电机抗干扰能力较差、波形输出转换控制能力较弱的问题，提出带有不匹配干扰的永磁电机电磁波形优化控制方法。根据永磁电机电磁波形采样节点分布聚类条件构建永磁电机电磁波的信号模型，采用匹配滤波检测器完成永磁电机电磁波形输出抗干扰抑制，提取永磁电机电磁波形信号的统计特征量，结合关联特征谱分析方法进行永磁电机电磁波信号的耦合处理，建立永磁电机电磁波信号的模糊特征匹配模型，对永磁电机电磁波形进行聚焦处理，根据特征聚集结果求得优化控制参量，完成永磁电机电磁波形的输出转换控制和匹配干扰抑制。仿真结果表明，采用该方法进行永磁电机电磁波形控制的抗干扰性较好、对电磁波形的输出转换控制能力较好，波形检测性能较强。     

永磁齿轮的理论研究和有限元分析

在现代化生产中,永磁齿轮传动是一种新型传动方式.通过将永磁齿轮和传统齿轮的对比,得到了永磁齿轮传动的优点,并总结说明了永磁齿轮与传统齿轮的差别.通过对永磁齿轮传动原理的研究,分析了传动性能的影响因素.建立了永磁齿轮的物理模型和数学模型,引入了永磁齿轮传动的数值计算方法.最后采用有限元分析对永磁齿轮传动进行了模拟和计算,...     

基于VB的永磁同步电机设计及优化平台

为解决传统永磁同步电机由于设计计算和查表工作复杂、耗时长、计算修正参数过多而导致精确性较差等的问题,将禁忌算法和模糊控制应用到传统永磁同步电机设计中,利用Visual Basic编写程序,对永磁电机磁路法设计过程进行了编程,建立了动定子结构尺寸和电机工作特性曲线之间的关系,提出了一种优化电机效率和功率因素,调整电机结构尺寸的方法;利用有限元软件对永磁同步电机的电感、功率等几个重要参数加以验证,并进行了瞬态仿真试验。仿真试验结果表明,该优化方法可提高电机的功率因素和效率,减小定子的电流密度,并可有效地优化永磁同步电机。     

混合式永磁同步电机弱磁性能的研究

针对传统永磁同步电机弱磁性能不佳的问题,提出了应用混合式结构来改善永磁同步电机弱磁性能。研究了传统永磁同步电机的结构,得出了传统永磁同步电机弱磁困难的原因是电枢磁势和转子励磁磁势的不对等。分析了混合式永磁同步电机的结构,得出了其转子永磁体用量少,励磁磁势较小;气隙很小同步电感大,短路电流与额定电流的比值小。介绍了应用短路电流与额定电流的比值来判断永磁同步电机弱磁性能的方法,分析得出了混合式结构弱磁性能要好于传统永磁同步电机。采用了基于直轴电流负向控制的附加闭环方法进行弱磁控制,对传统永磁同步电机和混合式永磁同步电机的弱磁性能进行了对比实验,混合式结构的弱磁扩速倍数为传统式结构的2.63倍。研究结果表明,混合式结构可以有效提升永磁同步电机弱磁性能。