开关磁阻电机一种新的转矩估算方法

本文描述了利用能量守恒定律来估算开关磁阻电机转矩的计算方案。估算方法有两种,一种是根据输出的机械能,另一种是根据磁共能。在用能量守恒定律估算转矩时,由电路方程或Luenberger观测器解出估算的磁链。通过由能量守恒定律得出的估处转矩值与由有限元法和试验得出的转矩值进行比较,验证了由能量守恒定律估算转矩的可行性。在试验中,对转矩进行控制比较,验证了由能量守恒定律估算转矩的可行性。在试验中,对转矩进行控制是为了降低转矩的波动。     

开关磁阻电机一种新的转矩估算方法

本文描述了利用能量守恒定律来估算开关磁阻电机转矩的计算方案.估算方法有两种,一种是根据输出的机械能,另一种是根据磁共能.在用能量守恒定律估算转矩时,由电路方程或Luenberger观测器解出估算的磁链.通过由能量守恒定律得出的估算转矩值与由有限元法和试验得出的转矩值进行比较,验证了由能量守恒定律估算转矩的可行性.在试验中,对转矩进行控制比较,验证了由能量守恒定律估算转矩的可行性.在试验中,对转矩进行控制是为了降低转矩的波动.     

空调压缩机负载模拟系统控制方法

本文针对压缩机不同的负载特性,选用永磁同步电机及驱动作为空调机组负载的模拟,采用一种能快速精确模拟压缩机负载的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)直接转矩控制,并使用新型混合磁链观测器控制算法估算定子磁链,确保全速范围内均能精确估算定子磁链值,提高负载模拟的精确度和快速响应性能.最后搭建负载模拟系统实验平台进行了实验,实验结果表明该系统准确模拟空调机组不同工况环境下负载,提供空调机组稳定的性能测试环境,同时降低了空调机组安装人工成本.     

一种开关磁阻电动机瞬时转矩在线估算方法

针对扭矩传感器价格高昂、增大电动机控制系统体积和复杂度等问题,提出了一种基于微控制器的开关磁阻电机瞬时转矩在线估算方法。获取电机的几个关键位置的磁链特性曲线,计算得到完整磁链特性和转矩特性。在电机运转过程中,控制器根据转矩特性表对测得的相电流和位置角使用双线性插值法计算得到瞬时转矩。将估算结果与扭矩传感器的测量结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法

针对目前开关磁阻电机采用单一解析模型进行在线转矩估算存在模型复杂、精度低的问题,提出一种基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法。根据开关磁阻电机在一个电周期内磁链特性曲线的对称性及其定转子极弧的结构特点,提出将其半个电周期划分为5个区间,分别建立了每个区间的磁链与转矩简化解析模型,并通过有限元分析及构建基于DSP28335的实验系统分别对上述模型的估算精度与运算时间进行了验证,同时与传统单一解析模型进行了对比分析,结果表明,所提出的分段解析模型相较于传统单一解析模型,不仅有效提高了转矩估算精度,而且显著减少了运算时间,因而有助于提高开关磁阻电机调速系统的控制精度与动态性能,具有较好的应用价值。     

基于磁场观点的平面永磁微电机转矩分析

在平面永磁微电机设计中,为分析电机微型化过程中主要尺寸变化对转矩等性能的影响,从磁场观点考虑,对平面电机定、转子磁场磁势进行分析,推出用磁场变量表示的气隙磁共能表达式,并由磁共能求得电机转矩。转矩表达式包含了电机厚度、气隙长度、转子外径、内径、匝数和电流等不同参数。在该类电机微小型化过程中通过改变不同的参数得到相应的转矩值,从而直观地发现转矩随不同参数的变化。将转矩计算值和实际测值进行比较,发现二者基本吻合,说明可以用所得转矩表达式进行该类电机的转矩计算与分析。     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

PMSM直接转矩控制中功率因数角与磁链关系研究

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统中给定磁链的确定问题,提出了一种通过功率因数角计算给定磁链的方法。在建立了永磁同步电动机直接转矩控制系统数学模型的基础上,通过分析功率因数角、转矩、转速与定子磁链之间的关系,导出了在转速测量值和转矩估算已知、功率因数角给定情况下的定子磁链幅值。将该磁链给定方法嵌入在永磁同步电动机直接转矩控制系统的MATLAB仿真模型中,仿真结果表明,系统能够有效地控制电机在给定功率因数角下运行。     

基于滑模变结构的PMSM直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统。利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链两分量的解耦,同时采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置。仿真结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有较好的动、静性能。     

直接转矩控制系统中定子磁链观测器研究

针对电机直接转矩控制中传统的定子磁链纯积分器估算方法和低通滤波器估算方法的不足,该文提出了一种具有幅值限制的改进型积分器的定子磁链观测器,不仅可以避免积分饱和,而且采用这种磁链观测器的系统在高速时具有较强的抗扰性,在低速时也能较有效的抑制积分器的初始值误差和直流偏移误差,可以提高定子磁链的估算精度,从而获得较好的电机动、静态性能.     

Adaptive Transfer Function Estimation of a Notional High-Temperature Superconducting Propulsion Motor

In this paper, the application of a novel time–frequency analysis tool for the online estimation of the transfer functions of a notional high-temperature superconducting (HTS) marine propulsion motor is demonstrated. A detailed simulation model of the notional HTS motor with a realistic load modeling of sea states to produce torque oscillations is utilized for the analysis. A method is presented for the online near real-time estimation of transfer functions between the torque oscillations and the concomitant variations in the field current and mechanical speed of the HTS motor. The transfer functions, obtained by using the novel method, are compared with the results from a traditional offline transfer function estimation technique.      

DITC-direct instantaneous torque control of switched reluctance drives

This paper presents an online instantaneous torque control technique for switched reluctance machines called direct instantaneous torque control. The method comprises two novel aspects. First, torque is estimated as a function of terminal quantities, i.e., flux linkage and phase current. Hence, torque estimation is independent of the rotor position. Secondly, high-bandwidth drive performance is obtained by implementing a digital torque hysteresis controller. Thus, the method works without torque profile functions and auxiliary phase commutating strategies. Therefore, the control algorithm offers a wide drive operating range without the use of a high-resolution shaft position sensor or sensitive position estimation techniques. Experimental and simulation results are presented in this paper.     

Contactless magnetic gear for robot control application

This paper describes the application of a magnetic gear to a robot by fulfilling the essential requirements for a robot control, which are velocity control, position control, and force control. A magnetic gear is a transmission device that realizes contactless torque transmission by applying a magnetic force. When using a magnetic gear, cogging torque and spring characteristics need to be considered. In this paper, we introduce an approximate model of cogging torque. This model is used for velocity control to attenuate the disturbance due to cogging torque. In the case of position control, the oscillations due to the spring effect of the magnetic attractive force become a problem. To reduce the adverse effect due to these oscillations, resonance ratio control is applied. We also propose to use a magnetic gear for realizing force sensorless bilateral control of teleoperation. Because of the frictionless transmission of a magnetic gear, the force sensorless estimation of a reaction force can be realized using a reaction force observer. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 184(4): 32–41, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22414     

High-dynamic direct average torque control for switched reluctance drives

A technique was developed to estimate online average torque of switched reluctance machines. This novel online average torque and energy ratio estimation technique can be used for closed-loop torque control, i.e., direct average torque control. This closed-loop torque control algorithm continuously adjusts the reference torque by changing switching angles and reference current to maintain constant and accurate average shaft torque at a commanded torque level. Using the estimated average torque for regulation, the control structure can be simplified and decoupled from DC-bus voltage variations and other secondary control input parameters, such as temperature. The switched reluctance drive controller used in this study was developed and implemented for a 55 W electric-vehicle traction drive.     

永磁同步发电机直接转矩控制中定子电阻预测算法研究

在永磁同步电动机直接转矩控制中，定子电阻是一个需要精确给定的参数。但由于绕组温升等因素影响，定子电阻在运行过程中是一个变量。文中提出一种用于面贴式永磁同步电动机直接转矩控制的定子电阻检测新方法。该方法通过观测到的电磁转矩和实测电流来实时调整磁链计算所用的电阻值。理论分析证明稳态时，电磁转矩和电流的比值波动方向与定子电阻变化方向相反，由此可以采用PI调节器来进行电阻预测。仿真和实验结果表明，该算法可以在线实时估计电阻变化，并加以补偿。     

Direct torque control of induction motors for electric propulsion systems

This paper describes an induction motor drive for use in electric propulsion. The specifics of the application (electric vehicle) require fast response and high efficiency for the drive. Direct torque control (DTC) is used to control the motor. In this control strategy, efficiency is optimized by adjusting the magnetic flux of the motor. The sensitivity of the DTC to temperature variations, leading to stator resistance changes, is eliminated by online estimation of stator resistance.     

无位置传感器无刷直流电动机的起动研究

提出一种估计内嵌式永磁无刷直流电动机静止时转子位置的新方法。该估计方法的原理是基于由于定子磁饱和使得磁轴中无刷直流电动机的电流发生变化,其优点是转子初始位置的最大估算误差为6°,电动机的起动转矩显著增加。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于磁极不对称角度优化的内置式永磁无刷直流电动机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩削弱是永磁电机研究的重点和难点之一。本文基于能量法和傅立叶分解的解析分析法,给出了磁极不对称时内置式永磁无刷直流电动机的齿槽转矩解析表达式,据此研究了磁极不对称对齿槽转矩的影响,在此基础上,提出了使齿槽转矩最小的磁极不对称角度的解析确定方法。由于解析法采用了一些假设,忽略了饱和、漏磁等影响,所得到的磁极不对称角度不是最佳值。为使齿槽转矩最小,将全局优化方法、解析法和有限元相结合,把寻优可行域缩小在解析解附近以减小求解时间,利用全局优化算法和有限元进行优化,以获得磁极不对称角度最优解。本文对每极槽数为整数和分数的两台无刷直流电动机分别进行了解析分析和优化,结果表明,该文的优化方法可显著削弱齿槽转矩。     

基于类噪声信号的等值负荷惯量两阶段辨识方法

负荷惯量的准确、在线估计是电力系统电压和频率稳定分析的重要基础。为此,提出了一种基于类噪声的负荷惯量辨识方法,基于系统中时刻存在的类噪声信号跟踪等值负荷惯量的时变特性。考虑到类噪声条件下惯量参数可辨识性较差,采用两阶段辨识的思路,首先对负荷的电磁参数进行辨识,然后基于第一阶段辨识得到的状态变量估计出惯量、转矩系数等机电参数。仿真算例和实测数据分析表明,所提负荷惯量辨识方法能够适应不同变转矩情形下负荷惯量的类噪声辨识需求;相较于恒转矩辨识方法,该方法能够更加准确地反映实际负荷的机电暂态特性,得到稳定、可靠的惯量辨识结果。