无刷直流电动机无位置传感器闭环控制研究

为了实现无刷直流电动机(BLDCM)无位置传感器闭环控制,研究了基于逆变器直流环中点电压为参考点,利用线电压来实时计算相反电动势的转子位置辨识方法。该方法不需要建立电机中点或虚拟中性点,通过检测无刷直流电动机三相绕组与直流环中点之间的电压,经过软件实时计算,可以得到三相绕组反电动势过零点,进而可以得到每个器件对应时刻的切换点。无刷直流电动机的起动过程采用预定位-外同步-自同步三段式起动方法,可以在全压型、PWM调制模式下实现电机稳定闭环起动,并通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

一种多谐波联合起动的新型无刷双馈电动机

由于无刷双馈电动机在起动过程中存在起动转矩小、起动电流大,以及对电网和电机造成冲击大等问题,使得电机起动性能达不到工业要求。将复合线圈结构引入到无刷双馈电机的转子绕组,并与定子磁动势谐波理论相结合,提出一种多谐波联合起动的方法,以改善电机的起动性能。介绍定子两套绕组的接线方式及其不同状态时的通电方式,分析转子结构在起动状态和运行状态下的工作原理。利用时步有限元法对电机在不同负载下的起动转矩、起动电流进行仿真分析,对比无刷双馈电机多谐波联合起动和异步起动的起动性能。通过仿真与试验验证绕组设计的正确性,其结果表明,该方法提高了起动转矩,减小了起动电流和对电网的冲击,具有一定的理论研究和实际应用价值。     

复合线圈结构无刷双馈电动机的变极起动研究

为解决绕线式无刷双馈电动机的起动电流大和起动转矩小的问题,提出一种转子绕组采用无感线圈设计的新型绕线式无刷双馈电动机。首先从理论上详细介绍了电机变极起动的原理和复合绕组的概念,在此基础上设计并制造了一台新型复合线圈结构无刷双馈电动机实验样机,并针对电机不同起动方式下的起动电流和起动转矩进行了研究。通过对样机进行有限元建模仿真与试验验证了转子绕组设计的正确性。仿真与试验结果表明,采用复合线圈结构的无刷双馈电动机具起动电流小、起动转矩大、起动迅速等特点,适用于需要频繁起动的场合,具有优良的性能。     

增安型无刷励磁同步电动机起动绕组设计探讨

本文对增安型无刷励磁同步电动机起动绕组产生电火花的原因进行了分析,介绍了该起动绕组的结构设计方案,并对增安型无刷励磁同步电动机堵转时间及允许起动次数进行了计算。     

基于ANSYS永磁无刷电动机的温度场分析

通过有限元软件对永磁无刷电动机进行温度场分布研究,根据电机实际结构特点建立仿真模型,特别是定子绕组等效成层层叠压,即每两个绕组层之间为绝缘层建立绕组热模型,以电机热交换边界条件建立了温度场边界,通过分析得出永磁无刷电动机各部件温度场分布,实验研究结果与仿真结果对比得出模型等效方法的正确性和温度场分析方法的正确性,对永磁无刷电动机优化设计提供参考数据,对电机热场研究精确度提高有十分重要意义。     

基于复合线圈结构的新型无刷双馈电机的起动性能研究

由于无刷双馈电动机存在起动电流大、起动转矩小的不足,导致电机起动性能达不到工业应用要求。为了解决这一问题,提出一种转子绕组采用复合线圈组和变极法设计的无刷双馈电机,并结合设计实例进行详细分析。这种转子结构使得电机在起动工况下增大转子绕组电阻折算值,从而有效地降低起动电流和提高起动转矩。通过建模仿真对复合线圈组转子结构的起动性能、普通线圈转子结构起动性能和无刷双馈电机异步起动方式的起动性能进行研究,对比3种情况下的起动电流、起动转矩和起动时的饱和情况。样机试验结果表明,转子绕组采用复合线圈组结构的无刷双馈电动机具有起动电流小、起动转矩大的特点,有效地改善了无刷双馈电机的起动性能。     

基于QCSI的高速无刷直流电机起动方法研究

针对高速永磁无刷直流电机,提出了一种基于准电流源型逆变器的起动方法。该方法使用准电流源型逆变器直接控制电机电枢绕组电流,从而避免了高速电机电枢绕组电感电阻值极小导致的绕组电流波动剧烈和起动电流大的问题。对此起动方法进行了理论分析,并设计了基于准电流源型逆变器的控制系统。借助Simulink工具对此系统进行了仿真研究,得到了与理论分析一致的结果。为了进一步检验起动方法的可行性,在额定4 kW高速永磁无刷直流电机上进行了验证实验。实验结果表明,基于准电流源型逆变器的高速永磁无刷直流电机控制系统,能很好地实现电枢绕组电流控制,使电机的起动平稳快速。     

无传感器的直流无刷电机控制器ML4435及其应用

ML4435脉宽调制式电动机控制器，为起动和控制△接或Y接绕组的直流无刷（LBDC）电机速度（无霍尔效应传感器）提供了所有必要的功能。从电机绕组传感的反电势电压，经锁相环可确定恰当的换向相位时序。     

采用单相定子绕组的无刷直流电动机

无刷直流电动机用电子换向,例如晶体管替代了原来最易发生故障的机械换向器。长期以来该类电机由一个永磁转子和一个三相或四相定子绕组两部分组成。它的最大额定功率已达120瓦。但是人们可想像的结构最简单的无刷电动机只具有一个单相定子绕组。本文在对单相定子绕组无刷电动机初步测试及各类问题详细讨论的基础上介绍了它在特殊驱动场合的应用范围。单相定子绕组无刷电动机不但结构简单、成本低廉,而且电子线路的费用也可降少。至于这类电机存在的典型问题,例如存在不均匀的力矩“及可靠起动问题则可通过合适的方法来解决。直流电压为24伏及交流电压为220伏的单相定子绕组无刷电机应用一般能买到的晶体管可获得的功率为200瓦。     

非理想反电动势无刷直流电动机控制策略研究

无刷直流电动机的转矩脉动是限制无刷直流电动机应用的重要因素。针对无刷直流电动机方波驱动电磁转矩大、控制简单以及正弦波驱动转矩脉动小的特点,提出了一种新的控制策略——采用方波电流进行起动控制,待电机达到稳定后,动态切换到正弦波电流驱动控制的方式。仿真结果表明采用该控制方式可以满足电机的快速起动以及具有运行转矩脉动小等优点。     

三相异步起动永磁同步电动机起动特性

针对永磁电机牵入同步困难的问题,依据永磁电机基本原理和电磁场理论,对异步起动永磁同步电动机的起动性能进行了研究。以一台18．5kW6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机起动过程的数学模型,给出了求解域和假定条件下的有限元方程,采用场路结合法计算了异步起动永磁同步电动机的瞬态电磁场,分析了样机的起动过程及隔磁磁桥尺寸变化和绕组排列不同对电机起动性能的影响。通过样机对模型仿真分析可知,样机具有较好的起动性能,能快速牵入同步转速,采用单双层绕组时起动性能要比采用双层绕组时的起动性能好;隔磁磁桥尺寸对电机的起动性能影响很大,其过大或过小都会使起动性能变差,不利于牵入同步转速。     

双绕组稀土永磁ISG的起动仿真

介绍了ISG(Integrated starter generator)的系统结构及其起动原理,通过对直流永磁电机的理论分析,设计了一种扭矩大于600 NM的双绕组式稀土永磁ISG及一种可变结构的功率变换拓扑,并建立了双绕组ISG的matlab/simulink模型,利用该模型对该ISG的起动特性进行了防真。仿真结果表明:该双绕组稀土永磁ISG的设计方案及其功率拓扑结构能够满足起动要求。     

基于三相半桥功率变换器的无轴承开关磁阻电机绕组结构分析

无轴承开关磁阻电机兼有开关磁阻电机和磁轴承的优点。功率变换器是无轴承开关磁阻电机的重要组成部分,其控制绕组电流,对电机旋转和悬浮性能有重要影响。悬浮绕组功率变换器采用三相半桥结构时,由于负载的不对称,存在中点电压漂移问题。该文简要介绍了电机悬浮原理和数学模型,将功率变换器和电机作为一个整体,分析了中点电压漂移的原因及绕组配置对中点电压的影响。给出了5种绕组结构形式下,各相悬浮力之和及其对中点电压的影响。通过合理配置绕组结构,使电机在恒定径向负载的情况下,中点电压波动大为减小。给出了4种优化的无轴承开关磁阻电机绕组结构。实验结果证明了理论分析的正确性。     

高性能低谐波绕组感应电动机电磁性能的数值分析

针对普通感应电动机采用低谐波绕组后电磁场分析难度将会提高的问题,利用数值计算的方法,给出了适合低谐波绕组电机电磁性能的数值求解方法.以一台普通感应电动机为例,利用低谐波绕组理论,对定子绕组的线规和形式进行调整,设计具有高起动转矩的低谐波电机.通过对低谐波电机电磁性能的数值计算结果与实验结果的比较,验证了所推导的方法的准确性,提高了所设计的低谐波电机的起动性能.将低谐波电机与普通同型式的感应电动机的气隙磁场和转子齿部磁场进行比较,分析两种电机中磁密谐波成分的含量,结果表明低谐波绕组电机的各次谐波磁密大大降低.     

盘式轮毂电机的绕组等效模型研究

为了研究盘式轮毂电机的温升,建立了盘式轮毂电机的三维有限元(FEM)模型,对盘式轮毂电机的绕组结构进行分析,运用相关的传热学理论对绕组以及绝缘材料等进行建模。文中提出了双层绕组等效模型,并使用该模型计算了盘式轮毂电机的绕组等效导热系数,采用有限元方法对该电机进行了绕组温度场的精确计算。最后,对盘式轮毂电机进行台架试验,通过仿真与试验验证了该模型的准确性。     

无接触式旋转变压器的设计及仿真

介绍了无接触式旋转变压器的基本结构和工作原理,根据电机结构的特点,采用有限元仿真软件Ansoft/Maxwell对电机的旋转式耦合变压器和旋转变压器两部分进行了独立的仿真分析。通过仿真分析,分别得出了电机的磁场分布图和输出电压波形,并利用Matlab软件的FFT谐波分析验证了两相输出的正弦性,为此种电机的优化设计提供了理论基础和依据。     

无起动绕组永磁同步电机初始定位及起动策略

永磁同步电机采用转子表面叠装永磁体励磁,具有起动电流小的优点,但是起动比较困难,特别是无起动绕组时更是如此。基于无轴承永磁同步电机转矩产生原理,针对其无起动绕组的特点,在加入悬浮子系统之前,研究了永磁同步电机无起动绕组的起动问题。提出一种通用的优化起动策略,给出准确实现转子初始定位的充要条件、定位相序的优化方法以及基于转子磁场定向控制策略的起动方法。实验结果表明,采用该起动策略,可以在无起动绕组情况下,使永磁同步电机快速、可靠起动,并进入稳定运行状态,而且起动电流很小,具有安全、可靠的优点。     

单双层绕组在小型三相异步电动机设计中的应用

通过对电机采用单层绕组与单双层绕组进行比较,论述了电机采用单双层绕组后,可有效的提高电机效率、降低电机杂散损耗、提高电机的起动性能、降低温升,是切实可行的有效措施。     

基于电机热模型的电动机保护方法的研究

本文采用电动机热模型 ,研究了因过载、不对称运行、频繁起动等故障而引起的过热时 ,对电动机实行保护的可行性。在分析电动机热模型的基础上 ,推导出了电机温度的在线离散算法。采用这种算法可以实现电机故障运行时绕组内部温度的实时计算 ,从而实现电动机的智能化保护。文中给出了基于热模型的电动机综合保护器的结构。仿真结果表明 ,基于热模型的电动机综合保护是可行的     

永磁力矩电机三相绕组不对称性改进方法研究

由于力矩电机多作为驱动电机使用,且电机对低速平稳性要求很高,所以选用了一种特殊的极槽配合方式。12极39槽的选择使得电机齿槽转矩较小的同时导致电机三相绕组不对称。降低绕组不对称对电机低速平稳性的影响,对提高绕组的对称性的方法研究有着重要的意义。以一台采用12极39槽的力矩电机为例,提出了一种绕组不对称性的改进方法,通过改变绕组的排列方式提高了绕组的对称性,且保证了电机的低速平稳性。最终通过理论研究与仿真分析验证了不对称性改进方法的有效性。