初级绕组分段永磁直线电机段间推力优化控制

为克服初级绕组分段永磁同步直线电机(PWS-PMLSM)动子在定子段间运行中存在的推力波动,提高电机的动态响应能力,结合双逆变器交替供电模式提出了一种复合控制方法。利用有限元方法分析了动子出入定子段过程中各定子电磁参数的变化规律,从而建立了PWS-PMLSM的数学模型。依据电机模型,分析了段间推力波动产生的机理,提出了定子段间电流同步跟踪策略来减小各段间电流差异,但此方法依赖于极高的电流响应速度,因此又结合改进的PWM预测控制方法来提高电流调节速度,实现段间电流同步控制。段间电流同步跟踪结合改进PWM电流预测控制方法可以有效抑制PWS-PMLSM段间推力波动,提高系统动态性能。对所提算法进行了仿真和实验验证,并取得了良好的效果。     

分段供电双三相永磁同步直线电机电流解耦与扰动抑制

为减少电机输入端电压和驱动变流器容量,长定子永磁同步直线电机常采用定子分段方式供电,但是定子分段永磁同步直线电机会产生定子电感不平衡并导致电流耦合、动子过分段造成反电动势扰动和推力波动等问题。首先,推导了分段供电双三相直线电机电流控制环中电感不平衡导致的电流耦合和反电动势扰动的表达式,设计了一种反馈解耦补偿器对电流进行解耦,采用动态相对增益矩阵（DRGA）对参数失配下的解耦程度进行分析。在此基础上,设计一种二阶滑模扰动观测器,对由过分段导致的反电动势扰动与电机参数失配进行补偿,增强了电流环的抗扰特性,实现了精确的电流跟踪,有效降低了电机的推力波动。实验结果验证了电流解耦与扰动抑制有效性。     

分段供电直线感应电机动子不对称模型及参数计算

对于分段供电直线感应电动机,由于动子两端开断,动子等效互感存在较大的不对称,仅控制定子电流对称,不能消除动子负序电流引起的两倍转差频率力波动。基于动子涡流产生的机理,提出了动子等效绕组的形式,推导了动子不对称分布参数模型,得出在动子行程的大部分阶段,电机的不对称参数是基本恒定的。提出了动子不对称参数的计算方法,通过有限元建模进行推力仿真,并在大功率加速实验平台上开展动态试验,计算了动子不对称电感参数,仿真和实验计算结果与理论值吻合良好。动子不对称参数计算方法,可以为分段供电直线感应电机的电磁设计和优化控制提供参考。     

基于单次电流采样的永磁同步电机无模型预测电流控制

传统的模型预测控制根据当前电流采样和电机数学模型来预测下一时刻的定子电流,对两电平逆变器需要进行7次预测才能得到使定子电流误差最小的电压矢量。其主要不足是对系统模型和电机参数的依赖性较强而且计算量大。本文在分析永磁同步电机电流预测模型的基础上,得到一种只需一次预测和比较即可选出最佳矢量的快速预测电流控制。进一步对其进行简化得到了一种不依赖于电机模型和参数的无模型预测电流控制。该方法在一个控制周期内仅需对定子电流进行单次采样,具有计算量小、鲁棒性好等优点并且动静态性能良好。本文从参数敏感性、稳态和动态性能等方面对快速预测电流控制和无模型预测电流控制进行了对比,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

永磁直线同步电动机改进三矢量模型预测电流控制

为解决永磁直线同步电动机双矢量模型预测电流控制存在电流脉动和推力波动较大、速度超调量过大的问题,采用一种改进的三矢量模型预测电流控制方法。该策略在单个采样周期作用2个有效矢量和1个零矢量,通过代价函数直接选取第一、第二最优矢量,再使用零矢量调节幅值,实现了任意幅值快速矢量选取。同时速度环使用模糊PI控制来减小控制系统速度超调,进而提高系统的控制性能。仿真结果表明,所提出的控制方法切实可行,能够有效降低电流脉动和推力波动,减小了超调,提高了系统的稳态性能。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制.提出了一种改进的模型预测电流控制方法.利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量...     

永磁同步电机电流预测控制算法

在同步旋转轴系下,提出了一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法,来提高电机电流环的性能。基于电机数学模型,电流控制器根据电流给定和反馈值计算得到电压矢量,通过空间矢量脉宽调制模块将电压矢量转换为开关信号。引入了鲁棒电流预测算法,来减小预测模型参数误差对系统稳定性的影响。仿真和实验结果表明,与传统矢量控制相比,永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度。     

平面电机型数控绘图机驱动电路分析

平面电机数控绘图机的运动部件是带有笔架的动子,它由安装其上的四台直线步进电机直接驱动,其中二台控制x轴方向的运动,另二台控制y轴方向的运动。直线步进电机的电磁推力与绕组电流的大小直接有关,因此对绕组驱动电源采用电流源供电要比电压源供电更为合理和易于控制。电流源供电带来的另一个好处是可以克服电机绕组     

无位置传感器表面式永磁同步直线电机初始位置估计新方法

由于表面式永磁同步直线电机没有凸极性,无位置传感器控制时,估计动子初始位置非常困难。该文针对表面式永磁同步直线电机,提出了一种新的初始位置估计方法。在电机静止时,给电机注入幅值和相位可以控制的电压矢量。保持电压矢量一定的幅值不变,使其相位以较低的频率旋转。电压相位和电机直轴重合时,产生的电磁推力超过负载阻力,电机有一微动,由于反电势的作用电流就会降低,通过检测电流矢量的变化来估计动子的初始位置。这种估计方法不受电机参数的影响,也不需要增加任何硬件。仿真和实验表明给电机注入可控的电压矢量可以估计出动子初始位置,实现零速平稳起动。     

多定子永磁直线同步电机绕组切换故障特性研究

针对多定子永磁直线同步电机(PMLSM)运行过程中绕组切换故障可能引起的失步问题,研究了绕组切换故障特性。在分析PMLSM推力功角特性的基础上,研究了频率对稳定运行区间的影响规律,建立了考虑出入端效应的多定子PMLSM推力模型,研究了绕组切换故障对稳定性的影响规律,利用样机进行了实验研究,得到了一台及两台绕组切换故障时,电机运行频率、运行方式对运行特性的影响规律。研究结果表明:低速PMLSM的电阻效应不能忽略,动子所受正向推力作用空间变小,负向推力作用空间增大。相同数量的绕组失电,提升运行时较易失步。失电绕组越多,剩余电机承担电流越大,越易引起失步。     

基于SVPWM的开绕组直线游标永磁电机直接推力控制研究

开绕组直线游标永磁（LVPM）电机具有直流电压利用率高和推力密度大等优点，并且其建设和维护成本低，适用于城市轨道交通的建设。但采用传统直接推力控制时，电机的推力和磁链脉动大，功率单元开关频率不稳定。针对以上问题，分析了LVPM电机的数学模型，研究了基于空间矢量脉宽调制（SVPWM）的直接推力控制策略，提出了一种目标矢量解耦控制策略，并搭建仿真平台。仿真的结果验证了所提出方法的正确性。     

交通牵引大功率单边直线感应电机性能研究

从单边直线感应电机(SLIM)气隙磁密方程入手,引入绕组函数方法,将次级绕组分为基波和边端效应波分量。根据初级绕组分布,推导出两相静止坐标下的初级绕组函数,解出次级绕组基波和边缘效应波分量。由绕组函数理论计算出电感、品质因数、次级电阻和运动电势系数,建立电压和磁链方程。根据初次级能量转换关系,得到推力方程。通过恒流恒频下的暂态特性和几种变频模式下的稳态特性计算,比较了实际稳态运行中的大功率SLIM的相电流、推力和效率的计算值和测量值。结果表明,绕组函数法能较好地描述边端效应,得到的稳态推力、效率和试验基本吻合,并证明了暂态计算的真实性。该模型可用于电机设计和特性分析中,具有一定的实用性。     

一种采用霍尔传感器的永磁电机矢量控制

给出了一种基于低精度霍尔传感器检测转子位置与转速的永磁电机矢量控制策略。通过利用霍尔传感器进行速度计算与角度估算的理论分析,运用零阶算法实现了速度计算与角度估算,并使用一阶算法进行改进;使用电阻进行电流采样。实验结果证明,应用改进算法可以获得正弦度更好的电流波形和电机启动能力。     

基于空间电流矢量的步进电机SPWM细分数字驱动器研究

具有电流闭环的步进电机细分数字驱动控制是精细加工生产中采用的优先解决方案。通过对三相步进电机旋转磁场的空间电流矢量合成以及SPWM控制器电路原理的阐述,针对传统步进电机控制器细分控制存在的问题和原因,提出了基于空间电流矢量的SPWM细分数字驱动器的设计思想。经过实验测试,在新型细分数字驱动器的控制下,在电机相线圈两端得到了较好的正弦电流波形,进一步提高了空间旋转磁场的均匀度,使步进电机的控制精度有了较大的提高。     

Two-dimensional drive characteristics by circular-shaped motor

An induction-type motor with a toroidal core, called a surface induction motor (SIM), is proposed for any directional motion in a two-dimensional plane. In the case of small size, the SIM has large thrust compared with a linear induction motor (LIM) because the slots in the SIM can be used effectively. For practical use, a conventional double-layer winding and ordinary three-phase inverters are used. However, the winding is divided into four or eight sections in the direction of the circumference of the core. The eight-division-type SIM supplied by four inverters can change the direction of linear motion continuously with constant thrust by increasing the main winding current by only about 11%     

直驱永磁电机绕组匝间短路故障研究

直驱永磁电机包括旋转结构与直线结构,其电磁负荷高,直接与负载相连接,电机的可靠性运行对系统安全非常重要,绕组匝间短路故障是其中一种重要的影响因素。本文以直驱永磁直线电机（PMLM）为研究对象,基于有限元方法分析了初级绕组匝间短路故障对电机性能的影响。首先介绍了直驱PMLM的拓扑结构与气隙磁场,分析了匝间短路对相电流与短路电流的影响,然后计算了短路匝数、短路位置对电机性能的影响,包括三相电流、短路电流、平均推力与推力波动,最后总结了匝间短路故障对PMLM性能的影响,为直驱系统的故障诊断与容错运行提供理论支持。     

基于等效滑模的开绕组永磁直线电机控制研究

开绕组结构能给直线电机系统提供更多的电平,可以提高电机绕组端电压和功率,是提升直线电机推力性能的有效方法。文中以初级永磁型直线（Primary Permanent Magnet Linear, PPML）电机为研究对象,分析了PPML电机的数学模型,设计了PPML电机的双逆变器开绕组拓扑结构;针对传统PI控制的不足和滑模控制中存在的抖振,提出以电机的速度和位移为控制量,把电机系统分解为等效控制和切换控制,设计了等效控制器和切换控制律,增加补偿控制量改进等效滑模控制,抑制滑模抖振,仿真和实验结果证明,与传统方法相比,该方法能减小电流波动和推力脉振,提高了PPML电机的控制性能。     

高压电缆绕组直线电机定子及绕组的涡流分析

为研究高压电缆绕组直线电机运行中可能出现的发热现象,建立了直线电机定子及绕组电缆的计算模型,用有限元法计算了电机在三相交流电作用下的涡流及电磁损耗分布,研究了绕组电缆有无金属屏蔽时电机内涡流分布的变化,并分析了涡流产生的热效应及其对电机运行带来的影响。研究表明,若定子绕组电缆有铜屏蔽层,运行时屏蔽层内将感应很大的涡流,其热效应可使电缆绕组烧损,进而严重影响高压电机的正常运行。研究结果可供高压直线电机定子绕组电缆的结构设计及选型参考。     

长行程永磁同步直线电机初级绕组结构研究

对长行程永磁同步直线电机初级绕组结构的研究,通过对推力波动与气隙磁场高次谐波的分析,总结出改善直线电机推力波动的初级绕组结构设计方法。