绕组分段永磁直线同步电机无传感器控制

绕组分段永磁同步直线电机(WS-PMLSM)定子特殊的分段结构导致动子在跨段过程中各关键电磁参数将随动子位置改变而剧烈变化,从而将给实施无位置传感器控制带来巨大的挑战与困难。为解决这一问题,首先利用有限元分析及实验测试的方法对动子跨段过程中关键电磁参数的非线性变化规律进行分析,从而构建WS-PMLSM的精确数学模型;然后针对相邻两段定子观测反电动势信号幅值变化的规律,提出基于反馈自适应滑模观测器的段间观测反电动势同步合成法,以取得段间磁极位置的精确辨识,最终实现其在宽调速范围内全行程无传感器电流-速度双闭环运行;最后对所提算法进行仿真分析和实验测试,结果证明该方法有效可行。     

飞刀铣削中高速气浮电主轴转子动态特性研究

在实际的加工过程之中,加工表面的质量会由于转子振动而降低.多种作用力可导致转子振动,这些作用力包括不平衡磁拉力、加工过程中产生的切削力以及由于质量的不平衡分布导致的离心力.为深入分析这一问题,开展了气体静压轴承电主轴高速飞刀铣削过程中的转子动态特性研究.考虑上述作用力建立了一个五自由度的转子动力学铣削模型,并给出了不平衡磁拉力的计算公式;轴承的平移刚度、平移阻尼、角刚度和角阻尼的计算公式采用线性摄动法推导得出.转子动力学方程采用牛顿-欧拉方程推导得出,并利用特征方程、系统初始条件、阻抗法、状态空间模型等条件进行求解.对转子在空切削、不连续切削下的动态特性进行了数值仿真.研究发现,空切削时,转子形心的运动轨迹随运动状态变化,平稳状态时,在径向方向呈现为规则的圆形;切削过程中,主轴转子的振动特性受到转子质量偏心引起的离心力和周期性的切削力的共同影响.     

复合电流驱动永磁同步平面电机的设计方法

提出一种新型复合电流驱动的永磁同步平面电动机方案,介绍了该平面电动机的结构形式、运行原理和特点。针对其特殊结构形式和工作原理,研究该类型平面电机的设计方法。确定了该平面电机的主要尺寸,并推导出主要尺寸的计算公式。对平面电机线圈和永磁体的设计分别进行了研究,并分析了线圈截面高度和永磁体厚度对平面电机性能的影响。依据所提出的设计方法,加工制作了一台样机,并进行了相关实验,通过分析比较实验结果,验证了设计方法的合理性。     

环形绕组在永磁同步直线电机分段中的应用研究

在实际的系统中长初级永磁同步直线电机绕组常采用分段供电的方式驱动。但交替的初级绕组产生了较大的速度波动,严重影响电机的可控性。为此提出一种连续定子(端部绕组交叠)的分段方法,并将环形绕组应用到永磁同步直线电机的分段中。通过对d-q数学模型下电磁推力的解析分析可知,由于初级绕组的开断,电机磁路不再对称,d轴和q轴之间产生了磁耦合;环形绕组谐波磁场影响电机性能,由空载反电动势的谐波分析来认识环形绕组的谐波分布特点,最后采用二维有限元分析对环形绕组电机进行了优化。该种电机电枢可以实现任意长度的分段,并且具有良好的段间运行特性。     

永磁同步直线电动机电流控制方法

电流环的设计是永磁同步直线电动机(PMSLM)控制系统中非常重要的一个环节,所有的控制策略最终实质上都是对逆变器输出电流的控制,分别采用PI电流控制、滞环电流控制以及预测电流控制,三种电流闭环控制方法,实现了对永磁同步直线电动机的电流闭环控制,并分析了三种电流控制方法的优缺点。针对预测电流控制中存在的时延及参数扰动问题,引入三阶超螺旋滑模观测器实现对扰动的观测与补偿,从而提高了预测电流控制的鲁棒性。实验结果证明,预测电流控制方法能够兼顾系统的精度以及带宽要求,相较于前两者具有较好的控制特性。     

平面电动机的发展现状(Ⅰ)

对国内外平面电动机的研究现状和应用情况进行了综述。平面电动机具有二维直接驱动的特点,作为可以实现高精度、高频响的平面定位装置,近年来受到广泛关注。文章对变磁阻型、感应型以及部分永磁型平面电动机的结构、原理和特点进行了归纳总结。     

考虑定位力及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位估计算法

在永磁同步直线电机系统中,采用增量式传感器以及无位置控制技术对电机进行闭环控制时,定位力及摩擦力会导致对系统初始位置的估计出现较大偏差,影响起动性能。针对上述问题,该文提出一种考虑定位力以及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位算法。首先,在分析系统定位力、摩擦力特性的基础上,重点分析电机预定位时的动力平衡关系,考虑摩擦力对电机预定位过程的影响,讨论不同方向的预定位平衡位置。其次,推导预定位平衡位置估计可实现的约束条件,并基于静止坐标系下,提出一种基于二分法的预定位平衡位置迭代估计算法。最后,基于一台平板型永磁同步直线电机,配合“ARM+FPGA”的驱动控制平台,开展预定位估计算法的仿真与实验工作。通过仿真分析和实验验证了预定位估计算法的可行性与有效性。     

Novel sucker rod pumping system based on linear motor technology

Obtaining petroleum at the cost of electrical energy is a common problem in almost all oil fields, and it is mainly caused by low duty radio of induction motor used in beam pumping units. Traditional beam-pumping units have many intrinsic disadvantages such as low efficiency, complex transmission devices, poor flexibility,tremendous volume and weight in long stroke, etc. Therefore, a novel direct driven linear electromagnetic pumping unit (EMPU) has been developed by combining oil extraction technology with linear motor technology. The thrust of EMPU matches the changing of suspension center load to improve the system efficiency and cut down the consumption of energy. Based on previous experience, a small-scale prototype was developed and a simulation was conducted with it. Both theoretical analyses and experimental study showed that the problems exiting in beam pumping units can be solved with EMPU system, and this is a new method which can be used to solve high energy waste in oil fields.     

永磁直线电动机定位力的研究

永磁直线电机的定位力是由铁心开槽及铁心的有限长产生的。该文通过对电机定位力的分析并通过优化电机铁心的轴向长度,使其定位力得到有效抑制。     

永磁直线同步电机控制技术综述

直线电机是一种可以将电能直接转换成直线运动的电磁机构,在工业应用中受到青睐。但其结构工艺、控制方法及策略直接影响直线电机的应用与推广。该文根据永磁直线同步电机控制特点,分析了永磁直线同步电机特点及工作原理,结合国内外基于永磁直线同步电机的相关文献,综述了新型永磁直线同步电机控制技术发展概况,并阐述了各种控制方法的优缺点。