改进的感应电机静态补偿电压模型及低速性能分析

针对静态补偿电压模型磁链观测器存在的低速运行时磁链估计不准确、低速性能不佳等问题,提出了一种改进的感应电机静态补偿磁链估计电压模型。该模型在高速运行时采用静态补偿电压模型进行磁链估计,低速时采用d-q电流模型进行补偿。该模型能在全速范围内实现平滑切换,有效提高了电机低速运行磁链估计性能。结合感应电机数学模型,通过理论推导建立了基于改进静态补偿电压模型的矢量控制非线性磁链动态模型,并利用李雅普诺夫线性化理论分析了该非线性动态模型在低速运行时的稳定性。同时,对电机参数不准确情况下的改进静态补偿电压模型磁链估计参数敏感性进行了分析。仿真研究和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于磁共能重构的电励磁同步电机分布参数建模方法

准确的数学模型是电机控制的基础和前提条件,现有的电励磁同步电机(EESM)的集中参数数学模型难以描述电机在运行过程中的谐波及非线性特性,研究了一种基于磁共能重构的电励磁同步电机的分布参数建模方法。利用有限元数值分析(FEA)电机磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合,获得能准确描述磁共能变化的数值解析模型。利用虚位移原理,建立了EESM的磁链、电磁转矩及电压方程的分布参数模型。对所得分布参数电机模型与FEA模型在变工况情况下进行了对比,结果表明了EESM分布参数模型在描述电机转矩、磁链谐波特性方面的准确性,为基于模型的电机控制提供了理论基础。     

直驱型机电作动器中永磁容错电机非线性模型研究

针对直驱型机电作动器中永磁容错电机存在饱和凸极效应的特点,建立三相12槽10极永磁容错电机非线性数学模型。将电机绕组磁链分为定子电流和转子磁极产生的磁链两部分,把转子磁极产生磁链等效为随转子位置变化的等效电流产生磁链,将电感表示为绕组总电流函数。辨识电机非线性磁链模型,在此基础上得出永磁容错电机非线性模型参数,在Matlab/Simulink中建立永磁容错电机非线性数学模型,并进行仿真分析。最后,利用有限元法和实验验证永磁容错电机非线性数学模型的有效性。此模型可推广到其他永磁容错电机中,可以为永磁容错电机无传感器控制设计提供参考,对提高直驱型机电作动器可靠性很有帮助。     

基于极限学习机的开关磁阻电机建模

磁链特性是开关磁阻电机系统建模的重要基础,文中探讨了利用极限学习机处理磁化曲线簇,建立电机模型的方法。在详细分析电机非线性磁链特性的基础上,运用极限学习机的非线性回归理论,通过对开关磁阻电机进行有限元分析得到样本数据集进行训练学习,建立了电机的非参数模型,与传统神经网络、支持向量机相比,该电机模型具有更高的回归精度与更快的回归速度。仿真实验表明,该模型比较准确地反映了电机的磁链特性。     

感应电机静态补偿电压模型及其稳定性分析

基于静态补偿电压模型磁链观测器的矢量控制系统在电机运行于低速时,稳定性不佳,负载能力不足。从静态补偿电压模型原理出发,深入分析了磁链静态补偿原理,并结合感应电机模型得出基于静态补偿电压模型的矢量控制系统磁链非线性动态方程。同时利用李雅普诺夫线性化理论,对非线性磁链系统进行局部线性化建立起磁链线性化模型,通过分析线性化系统的稳定性,给出了一种判别磁链非线性系统在平衡点处稳定性的方法。从理论上分析和证明了基于静态补偿电压模型磁链观测的感应电机矢量控制系统分别在高、低速运行时的稳定性。对理论分析给出了仿真和实验验证。     

开关磁阻电机的磁场有限元分析及动静态仿真

给出了矿用开关磁阻电机的非线性模型,利用Ansoft软件对开关磁阻电机电磁参数进行了有限元分析,计算出了样机的磁链特性曲线。分析了转子位置角度接近80°时磁链-电流关系曲线开始扭曲,电感参数非线性影响变大。电机气隙磁力线和磁密分布比较合理,进一步证明了所设计样机参数的正确性。     

一种基于非线性反馈补偿的定子磁链观测新方法

在直接转矩控制系统中,磁链观测容易受到电机参数的影响.特别是在低速范围内,电阻参数对磁链观测精度影响很大.通过对非线性反馈效应的分析,提出一种基于非线性反馈补偿的定子磁链观测新方法,利用扩张状态观测器对电机参数的变化进行估计并给予补偿,从而提高磁链观测的性能.仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

用十二区段法抑制低速时直接转矩的电磁振动

针对低速时直接转矩控制下电机电磁振动较大的问题。运用转矩和磁链解耦的方法对电机电磁转矩和磁链的运动规律对其进行了分析,并从切向力和径向力两方面分析了电机的振动和转矩磁链的关系,提出使用十二区段法来来减小转矩和磁链的非线性变化,从而减小了电机由电磁力引起的振动。使用Matlab搭建十二区间直接转矩下的电机的振动模型,验证了使用该法降低直接转矩控制下电机电磁振动的可行性。     

一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器，从确保磁链和反电势正交的角度出发，保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性，能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单，无需PI调节，没有非线性饱和限幅环节，对电机参数鲁棒性好，且易于工程实现。针对一台2 kW永磁同步电机，采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明，该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链，实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

异步电机的非线性建模与仿真

本文提出了一种基于静止直角坐标系的简单、实用的非线性感应电机模型,具有相对简练的表达方式和令人满意的精度.模型利用虚拟的"线性磁链",引入非线性饱和因子考虑电机磁链饱和影响,并用并联电阻计入涡流和磁滞损耗.在电机设计信息未知的情况下,所述模型参数可以很容易地使用传统的电机实验(空载和短路)获取.文中还介绍了使用该模型进行仿真的方法,适合用C/C 语言或simulink中的S函数编程实现.数值仿真和实验结果验证了模型的实用性和有效性.     

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

一种新的永磁双凸极电机非线性磁链电感建模方法

永磁双凸极电机(DSPM)是一种新型的交流无刷电机，其结构简单、可靠性高、功率密度高、高速性能好，因此在电动汽车和航空工业等领域有着广阔的应用前景。但DSPM磁链和电感均为非线性函数而无法采用常规的方法建立其精确的数学模型。文中采用二维电磁场有限元法对1台6/4 极永磁双凸极电机进行了精确分析计算，得到了电机的静态特性；利用正态概率密度函数(NPDF)的特点建立了DSPM电机磁链和电感的非线性模型，获得了很高的模型精度。将仿真分析结果与实验结果进行了对比，验证了所建模型的精确性、有效性及方法的可行性。NPDF建模法为DSPM系统的设计、分析建立了基础。     

基于Maxwell 3D的开关磁阻平面电动机仿真研究

开关磁阻平面电动机结构简单、运行可靠,但其双凸极结构使磁路非线性非常严重,给磁路分析乃至控制带来很大困难.利用Maxwell 3D电磁场分析软件,采用有限元方法对开关磁阻平面电机进行静态电磁特性仿真分析;绘制出电磁推力特性曲线和磁链特性曲线.仿真结果可以用于指导该电机及其控制系统的设计和优化.     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

永磁同步电机直接转矩控制的磁链观测研究

对永磁同步电机直接转矩控制中磁链观测这一关键技术进行了研究,设计了一种新型磁链观测器——非线性正交反馈补偿磁链观测器,分析了其在永磁同步电机直接转矩控制中的优势,建立了基于Simulink（Matlab）软件的永磁同步电机直接转矩控制仿真模型,对所提出的磁链观测方案进行了仿真分析,仿真结果验证了该方案的可行性。     

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机（flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM）是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。