基于自适应细分技术的步进电动机加减速控制

针对步进电动机传统加减速算法是基于固定细分、不能同时兼顾低速和高速稳定运行的问题,提出把自适应细分技术引入步进电动机的加减速控制算法中,即在不同转速阶段施加不同的细分数,这样不仅降低了电机在低频运行时的转矩脉动,而且能实现电机在宽速范围内的平滑控制。实验结果表明,细分数可以自动切换,电机加减速平稳,此种算法具有可行性和有效性。     

分数槽集中绕组双馈感应电机电磁特性分析

定转子均采用分数槽集中绕组结构的双馈感应电机极槽数接近,气隙中含有丰富的磁动势谐波,谐波极对数磁场相对于转子高速旋转,会引起电机的转矩脉动。为此,通过磁能和虚位移法求解电磁转矩解析表达式,分析不同次数、不同运动方向的谐波磁场对电磁转矩的影响以及转矩脉动的特点;利用编码器的定位测量功能,提出了一种测量样机转子实时位置的方法,从而量化分析感应电压、电磁转矩等参数。最后利用有限元建立样机二维模型,仿真结果表明：转子转速越快,转子感应电压幅值越小,转矩脉动频率越高,转子转速越慢,转子感应电压幅值越大,转矩脉动频率越低,验证了分数槽集中绕组双馈感应电机电磁耦合理论的正确性。     

基于超螺旋滑模变结构永磁同步电机的控制

根据αβ坐标系统的永磁同步电机数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建了传统直接转矩控制系统仿真模型。针对系统磁通与转矩的输出波动大的特点,基于超螺旋滑模变结构控制策略,在dq坐标系下,设计了磁链与转矩控制器,继而搭建仿真模型。在新的模型下,用转矩控制器与磁链控制器替换滞环比较器,得出了改进系统的电磁转矩与电机转速的响应曲线。通过对比传统直接转矩控制系统的曲线,结果表明改进后的系统电磁转矩曲线脉动显著减小,转速响应明显加快。     

基于MCU与FPGA的恒转矩步进电机细分驱动控制系统

介绍了基于MCU与FPGA控制的步进电机细分驱动技术。步进电机的两相绕组电流按正弦和余弦规律变化,正弦/余弦表格嵌入FPGA中,实现了恒转矩细分驱动,提高了步进分辨率,细分数可达256,步进电机运行平稳,定位精确;利用MCU设定步进电机的转速、转向、细分数、通讯地址和波特率等,这些参数在LCD上显示,并由RS485串口通讯构成监控系统,特别适用于实时控制系统。     

步进电机新型场路结合分析方法——齿层计算转矩法

齿层比磁导法是目前步进电机电磁转矩的主要计算方法,提出了一种新型电磁转矩分析计算方法—齿层计算转矩法。首先给出步进电机齿层计算转矩的概念,同时在理论上证明了采用齿层计算转矩法计算步进电机电磁转矩的正确性,然后给出了齿层计算转矩法用于步进电机电磁转矩及其他性能分析计算的步骤,最后针对磁阻式步进电机和混合式步进电机,分别采用齿层比磁导法、齿层计算转矩法和电磁场有限元法进行对比研究。结果表明,齿层计算转矩法与现在通用的齿层比磁导法相比具有简单实用、计算精度高的特点。     

磁动势法五相永磁力矩电机转矩分析

五相永磁力矩电机由于极数与槽数相近,含有丰富的磁动势谐波,磁动势谐波会影响电机的转矩性能。为此,采用磁动势法分析电机的电磁转矩,通过磁能和虚位移原理推导出了电机电磁转矩的解析表达式,揭示了具有相同空间次数的定子和转子磁动势谐波相互作用才能产生电磁转矩的规律。通过对五相永磁力矩电机的定、转子磁动势谐波与电磁转矩关系的分析,指出与与主波转速一致的定子和转子磁动势谐波相互作用能提高五相永磁力矩电机的平均电磁转矩。利用Ansoft有限元软件仿真分析了电机在正弦波、梯形波和方波供电下的定子磁动势、转子磁动势以及转矩性能。结果表明,非正弦供电能够增加电机的电磁转矩,但也带来了转矩脉动,验证了磁动势法分析五相永磁力矩电机转矩的有效性和正确性。     

步进电动机SPWM微步距细分控制的研究

步进电动机的细分驱动是提高步进电动机性能的重要技术。对步进电动机SPWM细分驱动时电磁转矩特性进行了分析,对混合式步进电动机SPWM细分驱动方法进行了研究,并设计了步进电动机SPWM细分控制系统。仿真和实验表明,所设计的步进电动机SPWM细分控制系统实现了对步进电动机定子绕组电流精确控制,改善了步进电动机系统的步进波动和定位精度。该系统结构简单,控制方便,运行稳定,有一定的应用价值。     

修正步进电动机微步电流的新方法

在传统的步进电机细分技术的基础上,提出基于迭代算法的调节微步距角和转矩的微步电流修正方法,并讨论了该方法的收敛性及实现方案.仿真测试结果表明该方法具有很好的调节效果.     

一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法的研究

星形连接绕组的传统SVPWM算法之前已有大量研究。在分析传统SVPWM算法的基础上提出了一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法,推导了改进型SVPWM算法并在Simulink环境下搭建了采用该新算法的绕组三角形连接方式的三相混合式步进电机细分驱动系统的仿真模型。并基于DSP芯片TMS320F28335对该算法进行了试验。改进型SVPWM模块和三相混合式步进电机相电流在不同细分数下的仿真和实验波形与理论分析相符。结果验证了该算法的正确性和对三相混合式步进电机细分驱动系统的适用性。     

新型永磁球形步进电动机结构参数及转矩特性的计算与分析

介绍了一种新型永磁球形步进电动机的结构、工作原理,对电机的结构参数进行了深入分析。针对目前此类球形电机转矩计算的困难,基于麦克斯韦张量法推导并建立了有效的电机转矩计算模型,运用该方法对已知的电机模型进行分析,获得了典型的转矩特性。在此基础上对影响电机电磁转矩的主要结构参数进行了研究,并对典型的电机单步响应过程进行了仿真分析。通过合理设计电机的结构参数和电磁参数,可有效提高电机输出转矩,降低转动惯量,提高电机响应特性。所得结论为永磁球形步进电动机进一步的设计和优化提供了理论依据。     

步进电机细分驱动控制系统的研究与实现

通过对步进电机细分驱动原理的分析,合理选择细分电流波形,采用单片机及步进驱动模块,实现了等步距角等转矩的最佳步进恒流斩波细分驱动控制系统的设计,解决了步进电机低频振荡高频扭矩小的问题。     

步进电动机细分驱动建模与运行曲线优化设计

依据两相混合式步进电动机的机械与电气特性以及电机正弦细分驱动原理,建立了步进电动机开环控制模型。设计了一种基于正弦加速度的新型S型升降速曲线,并与传统梯形、抛物线和5段S形曲线进行仿真比较。仿真结果表明,改进型S曲线的矩频特性更加符合电机转矩特性,运行时无加速度突变冲击;在不同细分电流驱动下正弦加速度S曲线的电机终点残余振幅小于传统型曲线。将电流细分驱动与正弦加速度S曲线相结合的控制方法可以减小步进电动机柔性冲击,提高电机运行稳定性。     

新型旋转电磁热机测试系统的研究

文章首先搭建了电磁热机机电热测试系统,通过测试热机的输入转速和转矩测试其热功率特性。在线测试热机的出入水温升和流量,以及热机的输入转速和转矩,用测试数据可以求得热机的热转换效率。而后搭建了电磁热机对水媒质磁化作用测试系统,在线测试水媒质在通过电磁热机时电导率、pH值、离子浓度等物化性质的变化。并针对一台样机对其进行了相关测试。测试结果证明了测试系统的可行性,其将对电磁热机的理论研究有重要作用。     

基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究

电机的电磁转矩、定子电流等信号可以反映负载转矩的变化,故而在采用电机驱动的齿轮传动系统中,可直接利用电机本体作为传感器来实现齿轮故障的无损诊断。建立了电机、齿轮一体化机电系统模型,对电磁转矩分析法(ETSA)和电机电流特征分析法(MCSA)的故障诊断原理进行了分析与仿真验证,发现电磁转矩信号不受电流基波的影响,更能直观地体现出故障信息;且故障特征在频域下比时域下更为明显。实验平台综合对比了不同转速和负载转矩下两种方法的诊断效果。结果表明两种方法均受转速和负载转矩影响较大,低速重载有利于故障诊断的进行;但ETSA比MCSA适用的转速范围更广。     

步进电机细分驱动控制系统的研究与实现

通过对步进电机细分驱动原理的分析，合理选择细分电流波形，采用单片机及步进驱动模块，实现了等步距角等转矩的最佳步进恒流斩波细分驱动控制系统的设计，解决了步进电机低频振荡高频扭矩小的问题。     

专利信息

[54]步进电机转矩均衡及无滞后恒流控制技术和装置 [21]91111337·1 [22]91·12·4 [71]中科院安徽光学精密机械研究所 [72]杨德来杜世平 [57]本发明是对步进电机驱动控制技术的一种改进。本发明运用微机控制和新的电路技术,采取根据通电相数增减调节各相绕组馈入功率的方法克服典型的半步和半步细分驱动方式存在的因通电相数周期变化而引起的转矩波动,使电机运行更趋平稳,转矩均衡,同时在以软件实现开关型多细分脉冲分配和无滞后恒流控制二项技术的支持下,实现步进电机微步距驱动可靠性和运行矩频特性的提高。     

永磁磁条位置及剩磁对超强型混合式步进电机静转矩的影响

在普通的混合式步进电动机定转子槽中插入磁条,构成了超强型混合式步进电机,插入磁条产生的聚磁效果,明显提高了超强型混合式步进电动机的静转矩,本文用Maxwell 3D进行了建模仿真,研究了磁条在槽中的不同位置及永磁体剩磁参数对静转矩的影响,为超强型混合式步进电机的优化提供了参考。制作了样机并进行测试,测试结果验证了仿真模型的正确性。     

双凸极永磁电机新型控制策略研究

在对双凸极永磁电机数学模型和静态参数分析的基础上,该文分析了其转矩脉动的产生原因。针对常规转速电流双闭环控制策略转矩脉动大的缺点,提出了一种新型转速转矩电流三闭环控制策略。基于Matlab/Simulink搭建了电机和控制器模型,仿真结果表明了控制策略的正确性和有效性。     

螺旋桨负载永磁同步电机直接转矩控制系统研究

为了研究空间矢量调制策略对大功率永磁同步电机在螺旋桨负载特性下变频调速性能的影响,通过对直接转矩控制变频调速和螺旋桨负载特性理论的分析,结合螺旋桨敞水特性曲线,得到螺旋桨推力系数Kp和扭矩系数Km分别与进速比J之间的函数关系.提出了推力系数和扭矩系数的计算方法,建立了螺旋桨负载和永磁推进电机直接转矩控制的仿真模型.仿真结果表明,直接转矩控制系统中永磁推进电机转速动态响应快,转速稳定后电磁转矩与螺旋桨旋转产生的负载转矩相等.与实测电机运行数据比较可知,不同转速下仿真得到的电机转矩值与实测值相一致,验证了该模型的有效性.     

步进电机自适应细分多轴运动控制系统设计

在分析步进电机数学模型和细分原理基础上,对自适应控制技术在步进电机中的应用进行了研究,设计了以PIC16F877单片机和L6219驱动芯片为核心的控制与驱动单元,采用自适应细分控制算法的多轴运动控制系统,解决步进电机在低频运行时转矩脉动、细分切换引起速度突变和宽广范围内速度平滑控制问题。给出了控制系统的主要硬件电路以及软件设计方案和相应的流程图,最后在实际控制步进电机运行的基础上给出了步进电机运行时的细分控制电流的波形和电机绕组电流的波形。实验表明电流波形合理,步进电机宽广运行平滑且噪音低,性能良好。