LabVIEW在特种电机教学实验平台中的应用

本文介绍了“电机学”教学实验平台组成和工作原理,分析了基于LabVIEW的测试平台的设计方法。我们利用该平台对波形分析、空载特性测试模块分别进行对比测试实验,结果表明测试平台软件具有较高的测试精度和实用性。将其应用于实验课程教学中,可以比对并验证手动测试实验结果,同时还大大提高实验的效率。     

TSMC-S/G系统起动时的安全换流策略研究

将双级矩阵变换器(TSMC)应用于起动/发电系统以提高系统的运行可靠性。系统起动时采用id=0的矢量控制策略,TSMC单向开关侧工作于不可控整流状态。针对系统起动工作时若电机功率因数角大于30°引起的换流问题,分析了一个扇区中不同开关状态下的电流流通路径,提出了一种可行的安全换流调制策略。该调制策略选择合适的作用矢量,并合理分配作用时间,可确保系统中电流始终存在流通回路。整个系统采用电流闭环实现恒转矩起动。仿真结果和实验结果均验证了系统起动安全换流策略的可行性与有效性。     

三级式同步电机低速阶段无位置传感器起动控制高频信号注入法的对比

针对航空三级式同步电机无位置传感器起动控制中通过主发电机直接注入高频信号引入的起动转矩波动、响应信息提取困难、易受扰动等问题,提出一种通过三级式同步电机的主励磁机间接注入高频信号的方法。从注入高频信号的频率特性、转子位置估计精度等方面,对比分析主励磁机定子侧注入高频信号和利用主励磁机三相交流励磁控制产生的6次谐波作为主发电机转子励磁绕组间接高频注入信号的方法,并给出利用三级式同步电机励磁电流建立过程估计转子初始位置的方法。实验结果表明,两种高频信号注入法在低速起动阶段皆具备良好的位置跟踪精度,采用主励磁机三相交流励磁产生6次谐波作为间接高频信号注入的方法更易实现,且具有更好的平均精度。     

基于双绕组电励磁双凸极电机的双余度发电系统

在一台电励磁双凸极发电机定子上设置两套3相电枢绕组实现双通道发电，通过调节励磁电流大小使两发电通道输出相应的额定电压，并联向负载供电。用等效磁路模型对双绕组电机的电感特性进行了理论研究，并用有限元方法对其电磁特性进行仿真计算，仿真结果与分析相一致；同时介绍了双余度发电系统的硬件构成，并实验验证了系统具有很好的稳态、动态特性和可靠性。     

变母线电压工况下开绕组PMSM单矢量模型预测转矩优化控制

为改善双电源供电型开绕组永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)在采用传统单矢量MPTC控制策略时转矩脉动大、计算复杂度高、权重系数较难整定的问题,该文提出一种基于电压矢量幅值的最优矢量快速选取方法,利用无差拍预测转矩控制思想,直接预测出参考电压矢量,消除评价函数中的权重系数,分析变母线电压工况下的基本电压矢量变化趋势,结合扇区细分的思想,对不同电压比例下的矢量选取方法进行分析推导,充分考虑了双电源供电型开绕组PMSM拓扑的所有基本电压矢量,采用类似开关表的方法建立了不同扇区内的最优矢量选取方法,降低算法的计算复杂度,有效改善了电机的转矩脉动。实验结果表明,该文提出的单矢量模型预测转矩控制策略在宽母线电压比例范围内均能获得较好的电机控制效果。     

双凸极电机励磁回路控制模式的研究

电励磁双凸极起动/发电机在恒转矩起动阶段为使输出转矩最大,通常将恒定电压直接加在励磁绕组上,使励磁电流工作在最大饱和值,并认为维持不变。但在实际过程中由于励磁磁场与相绕组磁场的耦合,导致励磁电流受相电流、转速影响而被削弱,引起输出转矩的降低。该文通过理论与仿真分析了起动过程恒励磁电压控制模式下励磁电流的变化规律,并通过实验验证了起动过程相电流、转速对励磁电流的影响,在此基础上对电励磁双凸极电机恒转矩起动阶段提出励磁电流控制的方法,仿真与实验结果均表明电励磁双凸极起动/发电机励磁回路在恒转矩起动阶段必须在恒励磁流控制模式下以保证输出转矩恒定。     

三级式同步电机起动过程交直流励磁一体化控制

针对三级式同步电机起动过程中存在的主励磁机励磁问题,提出一种具有三相定子绕组开放式结构的主励磁机结构,结合双逆变器拓扑,构成一种新型交直流一体化励磁系统,详细分析了双逆变器的三相交流励磁、直流励磁控制方法,并由主励磁机工作特性推导出交流励磁频率的选择依据,研究交、直流励磁切换点选取原则及控制方法。仿真和实验结果表明,交、直流励磁一体化控制策略能够使主励磁机输出稳定的励磁功率,并可实现交、直流励磁平滑切换。     

基于半桥变换器的电励磁双凸极电机角度优化控制策略

电励磁双凸极电机（doubly salient electro—magnetic motor,DSEM）采用传统的控制方法在换相时容易产生负转矩,带来较大的转矩脉动。对DSEM转矩脉动产生机理进行了分析,对基于半桥变换器的DSEM主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研究,在此基础上提出了基于半桥变换器的角度优化控制策略,进行了仿真和实验验证。结果表明,该方法可以有效减小转矩脉动,使电机转速平稳,有利于提高该电机的起动性能。     

一种新型绕组开路型永磁电机起动／发电系统

针对永磁电机应用于车载起动／发电系统时存在的电压调节困难、适用转速范围窄、功率因数较低等问题,提出一种新型永磁车载起动／发电系统。通过引入绕组开路型永磁电机,绕组一端接整流桥形成输出直流侧,另一端接逆变桥形成控制端,构成具有宽转速范围和高效率的永磁电机起动／发电系统。分析该系统的起动、发电一体化工作原理,给出了通过逆变侧变换器实现发电机电压、电流控制的方案。仿真和实验结果表明,该新型车载起动／发电系统具有优良的发电调压控制性能,并且适应较宽的转速范围。     

新型三相-单相交流发电系统拓扑结构及其控制策略仿真研究

针对传统三相-单相交流变换器拓扑结构复杂且需要额外的滤波器等的不足,基于永磁同步电机开绕组的特点,提出了一种新型三相-单相交流发电系统拓扑结构。分析了通过对双变换器直流侧电容电压的控制实现单相交流输出的工作原理,并在此基础上提出了一种通过永磁同步电机的正序电流和零序电流分别实现变换器直流侧的电容电压和单相交流输出电压解耦控制的新型控制策略。该策略采用MATLAB构建系统仿真模型,在不同发电机转速和负载情况下对系统进行了仿真分析,验证了该新型三相-单相交流拓扑无需使用额外的滤波电路即可实现高质量的单相交流电压输出,其幅值、频率均可以灵活调节,且具有优异的动态特性。