反作用飞轮驱动电机的电磁设计

为解决反作用飞轮用永磁无刷直流电机的电磁设计问题,提出了一种采用有限元法与磁路法相结合方式进行电机电磁设计的目标设计法。根据飞轮电机有效电磁气隙宽、径长比大的结构特点,推导了电枢尺寸与机械特性、有效电磁气隙、径长比等参数间的关系表达式,得到新的电枢尺寸计算公式;利用磁场逆问题求解策略结合等效气隙磁通密度方法,给出磁钢尺寸的计算模型;最后描述了整个电磁设计过程。与一台最高转速为6000r/min、角动量为5Nms的反作用飞轮驱动电机的对比验证表明,该方法最大设计误差为2.89%,精度较高。该方法不受传统方法取值思想的限制,目标明确,速度快,适用于大的有效电磁气隙,大径长比结构的飞轮电机的电磁设计。     

飞轮储能系统用无刷直流电机驱动系统的设计

飞轮储能是一种高效的能量储存方式,其中的双向能量转换系统是它的重要组成部分,关系着飞轮储能系统(FESS)能否可靠、高效的运行。针对某高速飞轮储能系统中的一体化永磁无刷直流电动/发电机驱动问题,首先在分析了无刷直流电动/发电机驱动理论的基础上,采用DSP作为控制核心、IPM作为主电路构建了一体化永磁无刷直流电动/发电机的驱动系统,然后在Matlab/Simulink中建立了该驱动系统的模型,并对其性能进行了仿真,提出并解决了PWM调节过程中电动/发电机电流上升过慢的问题;最后制作了驱动系统,完成了系统的运行实验,成功的将一体化电动/发电机驱动至10 500 r/min,并实现了发电运行。实验结果验证了驱动系统的可靠性。     

微小卫星用陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的性能试验

为解决微小卫星姿态控制执行元件-姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试验结果显示:与同型号钢制球轴承相比,陶瓷球轴承在静态摩擦力矩及功耗方面性能更优良,可以有效减小姿控飞轮的启动电流和摩擦功耗。陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮在-30~50℃具有良好的启动性能,低于卫星最低工作温度20℃时仍能保持良好的启动特性,无冷焊问题,完全满足卫星发射时抵抗振动的要求。振动试验后的姿控飞轮在4年的地面真空试验中功耗电流变化率在有真空度和温度变化的影响下小于1%,验证了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮使用寿命优于4年,满足国内微小卫星对姿控飞轮轻量化和使用寿命的要求。

     

姿控飞轮控制系统设计及转速过零分析

为了缩短姿控飞轮控制系统的设计周期和快速验证设计方案的可行性及有效性,在分析姿控飞轮电机本体数学模型的基础上,结合该姿控飞轮控制系统所采用的加速控制、制动控制、换相控制,建立了姿控飞轮控制系统模型。并针对姿控飞轮的共性问题：飞轮过零的力矩抖动,以速度模式下的指令响应为例分析了调压调速控制方式与调压调速结合反接制动方式下的飞轮速度、电流、端电压以及力矩响应。通过分析,结果表明：0.025Hz的速度指令下,调压调速结合反接制动方式具有更好的过零响应。     

储能/姿控一体化飞轮能耗试验研究

给出了储能/姿控一体化飞轮在高速运转下能量损耗测试原理及方法,建立了飞轮能耗试验系统,进行了能耗试验,分析了飞轮能耗的组成及其影响因素,在试验的基础上,给出了降低飞轮系统能耗的方法。飞轮能耗包括机械损耗、风阻损耗及电损耗,其中比重最大的部分为轴承摩擦导致的机械损耗。提高真空度可以有效降低风阻损耗及电损耗,但机械损耗不受影响,机械损耗随转速升高而增大。在10000r/min以下飞轮能耗较低,飞轮具有较好的性能,当转速高于10000r/min后机械损耗急剧上升,需要采用磁轴承支撑来降低机械损耗。     

姿控飞轮变结构变速积分控制的实现

为了兼顾飞轮控制系统的响应速度和稳态精度,在分析常值切换变结构控制和变速积分控制特性的基础上,将具有开关特性,响应快,但存在抖振缺点的常值切换变结构控制与能改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,稳态精度高的变速积分控制相结合,利用变速积分控制稳态精度高的优点弥补常值切换控制的开关特性带来的缺点,提出了变结构变速积分控制。根据飞轮的本体模型和运动方程建立了控制模型,分析了控制模型的性能,进行了转速跟踪实验。实验结果显示:变结构变速积分控制使系统的动态性能和稳态性能都得到很大提高。控制指令为偏移量1000r/min,幅值100r/min,周期0.01Hz正弦信号时,跟踪误差为2r/min。结果表明,提出的方法抑制了超出切换带范围的超调量,提高了进入切换带内的稳态精度,防止了抖振,基本达到了加快响应速度和提高稳态精度的要求。     

姿控飞轮变结构变速积分控制及实现

为了兼顾飞轮控制系统的响应速度和稳态精度,在分析常值切换变结构控制和变速积分控制特性的基础上,将具有开关特性,响应快,但存在抖振缺点的常值切换变结构控制与能改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应,稳态精度高的变速积分控制相结合,利用变速积分控制算法的稳态精度高的优点弥补常值切换控制的开关特性带来的缺点,提出了变结构变速积分控制。实验结果表明：变结构变速积分控制使系统的动态性能和稳态性能都得到很大提高。控制指令为偏移量1000rpm,幅值100rpm,周期0.01Hz正弦信号时,跟踪误差为2rpm。     

基于Simulink实时工具的小卫星姿控物理仿真

针对小卫星姿态控制系统的设计和研制需要,应用高精度单轴气浮台模拟小卫星在轨运行时的微重力、无摩擦的环境,借助Simulink模块库建立了实时控制系统软件模型,利用反作用飞轮、光纤陀螺、数显表、控制计算机等物理设备快速构建了简化的小卫星姿态控制仿真硬件系统,并进行了姿态控制物理仿真实验,实验结果表明,仿真系统具有较高的姿态指向精度和稳定度,能够达到小卫星姿态控制仿真要求.     

基于Simulink实时工具的小卫星姿控物理仿真

针对小卫星姿态控制系统的设计和研制需要,应用高精度单轴气浮台模拟小卫星在轨运行时的微重力、无摩擦的环境,借助Simulink模块库建立了实时控制系统软件模型,利用反作用飞轮、光纤陀螺、数显表、控制计算机等物理设备快速构建了简化的小卫星姿态控制仿真硬件系统,并进行了姿态控制物理仿真实验,实验结果表明,仿真系统具有较高的姿态指向精度和稳定度,能够达到小卫星姿态控制仿真要求。     

飞轮储能系统永磁无刷直流电机控制方法研究

针对某高速飞轮储能系统中的永磁无刷直流电机在宽速范围内运行时出现的电流和转矩脉动问题,开展了换向期间的转矩脉动的分析,建立了转矩脉动和转速之间的关系,提出了在低速区功率开关管采用先脉宽调制后恒通,最后再脉宽调制(PWM-on-PWM)的方法,在高速区功率开关管采用了带PWM的重叠换向调制的一种混合调制方法;在抑制换向期间的电流和转矩脉动的效果上对该调制方式进行了评价,并搭建了Matlab/Simulink仿真模型,进行了低速区的运行试验。研究结果表明,该混合控制方案能消除非换向期间非导通相上的续流现象,并可减小换向过程中的电磁转矩脉动,可以使无刷直流电机在相对较宽的速度范围内平稳运行。     

永磁无刷直流电机的仿真研究

应用Maxwell2D软件,对永磁无刷直流电机进行了气隙磁场的有限元分析,并给出了气隙磁密分布图和反电势波形图,最后计算了电磁转矩。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的进一步优化设计提供了依据。     

FCV汽车空调无刷直流电机无位置传感器控制技术研究

无位置传感器无刷直流电机是无刷电机的发展方向。针对燃料电池汽车（FCV）空调系统运用反电动势法实现了对空调电机的无传感器控制,并提出了电机由外同步运行方式至自同步方式的最佳切换方法。     

基于AT90S8535单片机的无刷直流电动机控制系统设计

介绍了一种以AT908535单片机为控制核心、结合专用芯片LM621的新型无刷直流电动机控制系统,给出了系统的硬件构成和软件设计方案。相比于目前大多数的无刷直流电动机控制系统,该系统具有一定的新颖性和先进性。     

基于DSC的直流无刷电机控制系统设计

简要介绍了MC56F8013 DSC的功能模块。并简要介绍了它的集成开发环境Codewarrior及专家系统PE。针对MC56F8013 DSC在电机控制上的优势。设计了无刷直流电机的闭环控制系统,用于模型电动车的控制。实验表明,设计方案的合理性和有效性,获得高性能、低成本的直流无刷控制器。     

一种基于ARM的无刷电机控制器设计

基于ARM芯片STM32F103VET6和功率MOSFET管,设计了一种适用于低电压、较大电流无刷电机的控制器。详细介绍了控制板和功率板的硬件结构以及保护电路的设计。采用模糊自适应PID算法实现速度闭环与电流闭环控制。实验结果表明,控制器响应速度快、运行稳定及可靠性高,能够满足使用要求。     

变结构控制方法在电控离合器中的应用研究

针对系统的强非线性特点设计了变结构控制器，以改善自动离合器的控制特性，应用变结构控制方法，选取适当的初换函数，构造切换平面，使整个系统沿切换平面滑行直至平衡点，计算机仿真结果显示，该控制器跟踪指令信号性能良好，且具有较强的稳定性。     

基于模糊控制的无刷直流电机的建模及仿真

针对传统PID控制方法在对永磁无刷直流电机进行控制时的鲁棒性差,精度低等缺点,提出参数自整定模糊PID控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法.仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制较常规PID控制具有更好的控制性能,超调量小,响应快,鲁棒性强等特点.     

一种基于DSP的无刷直流电机转速控制器

提出了一种调整PI系数的无刷直流电机控制器的新方法,使用TI公司的TMS320LF2407A数字处理器为核心芯片和PWM控制技术来实现无刷直流电机的控制,并且利用人工神经网络来确定整个系统的最大超调量和调整时间,从而得到不同的Kp-Ki对。     

定子频率自控式同步电动机的发展与现状

无换向器电动机、永磁无刷电动机、开关型磁阻电动机、双凸极电动机和磁通切换式永磁电动机本质上均为频率闭环控制的同步电动机,故可同归类于定子频率自控式同步电动机。综述了定子频率自控式同步电动机的主要类型、特点及研究现状,对其发展进行了展望。