永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究

在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上,对换相期间的电流控制模式进行研究,结合理论推导,得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究,给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比,最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大,转矩脉动较小,转速比较平稳。     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略

采用标准角度控制的永磁式双凸极电机，在换相时三相同时导通或关断，产生较大换相转矩脉动。该文通过对电机内部电磁场的有限元计算，分析了转矩脉动形成机理。为减小换相转矩脉动，提出新型开通角和关断角控制策略。该方法通过提前导通功率变换器上管、滞后关断其下管，对一个周期内的导通模式进行细分，通过换相前后，两相和三相导通方式的切换，提高换相时刻输出转矩，减小电机转矩脉动。根据有限元分析的电感和磁链数据，构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型，并将其与标准角度控制方式进行仿真与实验比较，验证了新型控制策略的正确性。     

双凸极永磁电机的直接转矩控制

由于双凸极电机的结构,使其在运行时会有较大的转矩脉动,针对这一缺点,提出了双凸极永磁电机的直接转矩控制方式。采用有限元的方法对双凸极永磁电机(DSPM)进行了磁场分析。分析了其数学模型,降低了转矩的脉动。通过仿真验证了双凸极永磁电机直接转矩控制的正确性,并将其与传统的转速电流双闭环控制方式进行了比较,在直接转矩控制方式下,双凸极永磁电机转矩脉动较小,转速更为平稳。     

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。     

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。     

永磁式双凸极电机输出转矩和电流关系研究

双凸极电机是上世纪九十年代提出的一种新型交流调速系统,自提出以来对双凸极电机的研究工作主要集中在电机本体结构及电机静态特性方面,而对电机系统在稳态运行特性研究较少。文中以现有研究成果为基础,以1台12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,在有限元法对电机内电磁场分析结果的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了该系统在不同转速下改变电流限幅值对其输出转矩的影响,并在1台原理样机上进行了试验验证。研究及试验结果表明:在低转速下,系统输出转矩与电流限幅值基本上成线性关系;在高转速下,改变电流限幅值对系统输出转矩的作用减弱。     

电励磁双凸极电机转矩脉动分析与抑制

传统标准角度控制方式下,电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)存在较大的转矩脉动。为减小转矩脉动影响,进一步研究DSEM在风力发电、航空航天等领域的应用,对DSEM转矩脉动产生的机理进行深入分析,并在转矩脉动分析基础上,提出新型转矩内环和新型转矩分配2种控制策略以抑制换向转矩脉动。以2kW、12/8极DSEM为例进行了仿真验证,并对2种控制策略进行比较。结果表明,与传统控制方式相比,采用所提出的新型转矩控制策略可以有效地抑制DSEM转矩脉动。     

基于减少转矩脉动的外转子双凸极永磁电机的设计与分析

对双凸极永磁电机转矩脉动的原因进行了分析和研究。介绍了使绕组磁通回路不为串联的电机结构，并给出了电机的控制策略。使某些相产生的转矩下降时，其它相产生的转矩上升，以使总转矩保持恒定，从而大大地减少转矩脉动。在电机结构和控制策略的基础上，对10／8极和8／10极两种外转子双凸极永磁电机转矩脉动进行比较，得出8／10极电机更有利于减少转矩脉动。     

BUCK变换器在高速双凸极电动机调速系统的研究

首先分析了传统PWM调制方式下,高速双凸极电动机在换相区和非换相区的工作模态,指出了传统PWM调制方法会出现电流上升过快,存在较大的电流纹波和转矩脉动,从而影响电机的运行特性。为此提出了在三相逆变器前级加入Buck变换器,通过转速、电感电流构成新型双闭环调速系统。理论分析和实验结果均表明,新型调速系统通过控制母线输入电压,消除了双凸极电机在非换相区内的电流纹波,有效地抑制了换相区的转矩脉动,验证了Buck变换器在系统中的有效性和必要性。     

定子双馈电双凸极电机SVPWM控制建模与仿真

文章分析并建立了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,SDFDS电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高SDFDS电机的电枢电流的控制性能。并基于Matlab/Simulink建立了SDFDS电机调速系统的SVPWM控制系统仿真模型。仿真结果表明,采用SVPWM控制的SDFDS电机调速系统电枢电流谐波明显减小,电机转矩脉动降低,电机转速控制性能良好,验证了整个SDFDS电机SVPWM控制系统的正确性和有效性。     

异步电动机低转矩脉动直接转矩控制研究

针对异步电动机直接转矩控制中存在的转矩脉动问题,提出了一种基于多扇区的转矩脉动抑制策略.通过减小磁通在旋转过程中的空间角度,使磁通与电压矢量间的夹角趋向于连续,从而降低电压矢量步进式切换造成的脉振转矩,同时提取电压空间中的主矢量,以对称地改变定子磁通幅值并消除电流畸变引起的转矩脉动.仿真结果表明,该方案能有效降低异步电动机低速运行时的转矩脉动,提高直接转矩控制系统的响应特性.     

一种基于电流反馈的分段式PWM控制无刷直流电机转矩波动抑制方法

无刷直流电机伺服系统具有广泛的应用场合,但转矩波动限制了其在高精度场合的应用。针对非理想反电动势引起的无刷直流电机转矩波动提出了一种基于电流反馈的分段式PWM控制方法。该方法通过线反电动势观测器获得产生目标转矩值的参考电流,以实现对电机转矩的直接控制。同时,针对电机高速与低速运行状态分别采用不同的PWM控制策略来有效消除换相转矩波动,系统具有低转矩波动和高转矩输出的特点。通过在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,对该控制方法的转矩直接控制能力进行检验,并对转矩波动进行了对比;搭建实验平台对具有非理想反电动势的无刷直流电机进行了驱动实验。仿真和实验结果表明,该文所提出的控制方法能有效减小转矩波动,提高无刷直流电机伺服系统输出转矩的稳定性和位置控制精确度。     

基于转矩预测的直接转矩控制系统的实现

针对感应电动机直接转矩控制低速时转矩脉动大的问题,分析了转矩脉动的原因,并提出了一种转矩预测方法,实验结果表明,该方法能有效地减小转矩脉动、改善定子磁链和电流波形。     

感应电机磁链与转矩无差拍控制

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明：磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差（RMSE）降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真（THD）降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明：磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

感应电动机直接转矩控制低速性能的改善

针对感应电动机直接转矩控制低速时转矩脉动大的问题,提出了一种改进的转矩预测法,仿真结果表明,该方法能有效地减小转矩脉动、改善定子磁链和电流波形,提高了起动的快速性,并减少了开关次数。     

非理想梯形波反电势的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

为了提高磁悬浮控制力矩陀螺(magnetically suspended control moment gyro, MSCMG)框架伺服的精度与稳定度,针对永磁无刷直流力矩电机(permanent magnet brushless DC motor, PMBLDCM)非理想梯形波造成的换相转矩脉动,分析指出了换相反电势不平衡是造成转矩脉动产生的又一原因,且是影响低速力矩电机换相转矩脉动的主要因素。在单一直流母线电流反馈的基础上,提出了一种换相转矩自平衡控制方法,其中包括换相转矩平衡点观测器和角加速度的快速最优估计算法,有效的抑制了换相转矩脉动,提高了低速时的速率伺服精度与稳定度。     

无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在传统的转速电流双闭环控制的基础上,增加了功率抑制闭环,构成三闭环控制系统,针对换相转矩脉动提出了分阶段控制策略,有效减小了电机换相转矩脉动和母线换相电流脉动。首先建立无位置传感器无刷直流电机模型,给出功率抑制闭环的控制方法以及数学公式。然后建立三闭环控制模型,通过仿真结果验证了理论分析的结论。最后通过实验验证此控制策略可以将样机转矩抑制在额定转矩附近波动,无明显换相转矩脉动产生。结果表明,与传统的控制方法相比,提出的方法抑制换相转矩脉动的效果更佳。     

一种改进的离散空间矢量调制方法

针对异步电动机直接转矩控制(DTC)系统在低速时存在转矩脉动等缺点,提出了一种改进离散空间矢量调制的方法,仿真结果表明,该控制方法能有效地减小转矩脉动,改善定子磁链和电流的波形,改善电机的低速性能。