矿用双电机双轴驱动铰接车辆转矩协调控制

双电机双轴驱动FRID（Front and Rear Axle Independent Drive）可以解决煤矿无轨辅助运输重型车辆排布困难和动力不足等问题,但该结构方式的驱动、制动性能的提升受到转矩分配策略的约束,如何实现双电机转矩协调控制是研究该类问题的重点也是难点。针对矿用FRID铰接车辆的驱动转矩分配问题,为提高系统的能耗经济性,提出了一种基于门限的转矩分配策略,以车辆侧向操纵稳定性为约束条件,对门限分配转矩进行了限制,提高了车辆转弯时轮胎的侧偏刚度和侧向动力学性能;为确保车辆在低附着路面上获得最佳驱动力,以轮胎滑转率为控制目标对前后轴电机驱动转矩进行独立控制。在Matlab/Simulink 环境下分别建立了矿用双电机双轴驱动铰接车辆转矩分配控制器模型及车辆动力学模型,对不同路面条件下的控制效果进行了仿真分析。基于dSPACE 平台,搭建了硬件在环仿真测试系统,对转矩分配控制器的实时控制性能进行了验证。结果表明：硬件在环测试结果与软件仿真结果具有良好的一致性,门限型转矩分配策略是一种简洁有效的经济型转矩分配策略,给定工况下的循环能耗比动力型分配可降低3%-5%;以侧向操纵稳定性为约束条件对门限分配转矩进行限制,内侧车轮的最大滑转率被控制在0.2附近,提高转弯时轮胎的侧偏刚度,从而降低车辆不足转向量,改善了车辆的转向能力。     

屏蔽线缆的接地仿真研究

在外界电磁波的干扰下,线缆会在车辆内部产生很强的耦合电流和电压,严重影响车辆正常工作,一般需要采用屏蔽线缆来减少干扰. 屏蔽线缆抑制电磁干扰的能力,不仅和线缆本身的屏蔽层有关,还须选择正确的接地方式. 着重对线缆的多种接地方式进行仿真研究,分析不同接地位置和数目对线缆抗干扰性能的影响,为实际车辆线缆防护提供参考.     

双定子无刷双馈发电机绕组分布对性能影响分析

针对传统无刷双馈发电机存在功率密度低的问题,提出改善功率密度的一种新型笼障转子耦合双定子无刷双馈发电机。由于该发电机输出功率与内外单元电机电磁特性一致性相关,而内外定子绕组电动势相位和幅值需满足电磁特性一致性的要求,因此需研究绕组分布对该种电机性能的影响。为此,根据电机的结构,分析该发电机不同绕组层数和不同绕组位置对电机气隙磁密、绕组电动势、效率和电压调整率的影响;在此基础上,提出确保内外定子绕组电动势相位一致的方法,并进行该方法的验证和分析;最后,制造了一台样机,并进行电机性能实验验证。通过有限元计算和实验结果的比较分析,验证了分析方法的正确性和有效性,同时也验证了内外单元电机电磁特性一致。     

精确定位的高带宽新型音圈电机驱动器研究

为了在极高磁道密度（TPI）的硬盘中快速寻道定位、读取数据,研发了一种新型高带宽驱动器组件.该新型高带宽驱动器的音圈电机（VCM）具有独特的音圈结构和磁极（体）排列.在电磁设计中,应用三维有限元分析法（FEA）对一些关键电磁参数及主要结构尺寸进行了优化;预测了系统的动态性能.分析表明,新型音圈电机驱动器产生的电磁力形成了纯力矩,降低了轴承和轴上的反作用力,与传统驱动器相比,更好地抑制了影响伺服带宽的横向准刚性体震动模式（QR模式）,使驱动系统能在高TPI下快速跟踪和精确定位.实验测试了系统的频率响应特性,与理论设计符合得较好.     

改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机（PMSM）传统模型预测转矩控制（MPTC）权重系数设置复杂、转矩和磁通脉动大的问题,提出了一种改进的PMSM双矢量MPTC方法。该方法扩展虚拟矢量以增加候选电压矢量,结合电压矢量作用于转矩和磁链的原则,减少选择候选矢量的计算量。同时,针对转矩无差拍和磁通无差拍,运用候选矢量的转矩占空比和磁通占空比构造了优化规则代替传统预测转矩控制中的代价函数,避免权重系数的整定问题。仿真结果表明,所提改进方法不仅提高稳态性能,而且能保持MPTC动态响应迅速的特点。     

一种基于模型预测的永磁同步电机直接转矩控制策略

针对传统直接转矩控制(DTC)方法中电压矢量切换时间不固定以及电压矢量切换点受限于滞环宽度等问题,将模型预测控制(MPC)应用于永磁同步电机(PMSM)DTC系统,提出了一种优化的电压矢量预测选择方法。一方面,将预测的定子磁链和电磁转矩送入相应的滞环控制器,从电压矢量有限集中选择合适的电压矢量以确保预测的磁链和转矩分别在各自的滞环内;另一方面,引入代价函数和优化策略,选择不同情况下相应的最优电压矢量,且可以同时考虑电流保护等额外的控制目标。在一台凸极PMSM驱动平台上对所提出的控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制策略能够有效地将转矩控制在滞环内,验证了该策略的有效性。     

电场耦合取能技术的仿真与试验研究

为给输电线路的监测器件提供稳定、便利的电源,基于电磁感应的原理设计了无线电容取电装置,可以最大化利用空间能量,对支撑输电线路的运行状态监测具有重要意义。首先,分析了电容取电的结构,以此得到取能装置输出功率与高压杂散电容、低压杂散电容、负载电阻等参数的计算关系,发现合理增加感应电极面积、减小感应电极电容值和增加负载电阻值可以有效提升取能装置输出功率;其次,利用多物理场仿真软件模拟了电容取电的影响因素,最后,通过Matlab软件设计了高压实验装置,对实际情况进行模拟与实验。实验结果表明,当电源电压为10 k V、耦合电容为14 p F时,1 MΩ的负载可以得到0.12 m W功率。     

柔性基电磁屏蔽材料的研究进展

本文介绍了电磁屏蔽材料的屏蔽原理、电磁屏蔽损耗材料的类型及性能,总结了柔性基电磁屏蔽材料的制备方法及其研究进展。     

环境温度对电励磁双凸极发电机输出特性的影响

电励磁双凸极发电机DSEG(doubly salient electro-magnetic generator)是一种高温运行能力强的新型无刷直流发电机,但对其温度特性尚缺乏研究。为给DSEG设计和应用提供理论依据,对环境温度改变时的DSEG发电性能进行研究。采用等效磁路法和有限元法,并结合不同温度下的铁心材料磁导率曲线,分析了温度对电机磁场和绕组电感的影响;研究了不同温度下电机的负载特性;将不同温度下的铁心材料和绕组铜材进行组合,通过有限元建模对比分析,研究了温升导致的电枢绕组电阻变化和铁心磁阻的变化单一变量对电机外特性的影响。最后在电机动态温升实验及静止热实验的基础上,进行温度特性实验,将电机冷态和热态实验结果和仿真结果进行对比分析,验证了理论研究和仿真的正确性。所得结论对DSEG的电磁设计和工程应用具有指导性意义。     

基于H4结构逆变器在不同调制方式下的性能比较

针对传统双极性调制和单极性调制方式在效率、总谐波失真THD(total harmonic distortion)以及电磁干扰等方面的问题,提出上慢下快调制方式和半周期工频半周期高频调制方式2种新控制策略。上慢下快调制方式在较高电压和电流上升率的工况下,对于驱动电路以及主电路中的杂散电感、电容的电磁干扰影响,能够有效抑制。半周期工频半周期高频调制方式在调制波(正弦波)过零点处无SPWM突变,有效改善输出电压过零点振荡的问题。在Matlab/Simulink仿真平台验证了4种调制方式的可行性。最后通过实验研究,结合效率、THD这2个参数进行对比分析,比较4种调制方式的性能,通过实验数据得出所提控制策略较传统调制方式在效率、总谐波含量以及电磁干扰等方面均有改善,证明了所提控制策略的可行性与有效性。