三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感

以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性.通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度.     

无轴承开关磁阻电机的转矩计算

无轴承开关磁阻电机具有体积小、效率高的优点,分析了无轴承开关磁阻电机的电磁力产生的原理,用增强能量增量法推导计算了电机转矩的方程式,并使用有限元方法对电机的转矩进行了计算验证,分析了电机的转矩特性,给出了实现电机稳定运行的电流取值范围,为电机设计提供了参考。     

无轴承开关磁阻电机控制策略综述

无轴承开关磁阻电机结合了磁轴承与开关磁阻电机的双重优点,在航空、高速等领域具有非常广阔的发展前景。该文简要地介绍了无轴承开关磁阻电机的工作原理及其数学模型,总结了近年来无轴承开关磁阻电机在控制策略方面的研究成果,并对主要控制策略的优缺点进行了分析和比较。最后指出了无轴承开关磁阻电机未来的研究和发展方向。     

无轴承开关磁阻电机的功率变换器研究

无轴承开关磁阻电机结构简单、运行效率高、容错能力强,具有良好的高温和高速适应性。介绍了无轴承开关磁阻电机的悬浮原理和系统构成,简要分析了其控制策略。根据其控制特点,设计了主绕组和悬浮绕组功率电路拓扑结构,通过实验样机验证了功率电路的可靠性。     

无轴承高速开关磁阻电机设计中的关键问题

讨论了无轴承开关磁阻电机在高速运行时的电磁设计、结构强度、稳定性设计、转子应力设计、散热设计、磁性材料选择等关键技术问题,给出了在设计过程中应注意的问题和优化设计的方法依据。考虑上述电机设计原则,对一台7.5kW无轴承开关磁阻电机进行了电磁和结构参数的优化设计,建立了基于ANSYS的二维有限元模型,对径向悬浮力和转矩特性进行了计算,比较了仿真和理论计算结果;在实验样机上测量了主绕组、悬浮绕组电感。结果表明,该设计方法满足了无轴承高速开关磁阻电机的设计要求,对进一步进行参数优化具有参考价值。     

无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型

针对已有基于虚位移法的无轴承开关磁阻电机数学模型推导复杂的缺限,从麦克斯韦应力法角度出发,建立了考虑电机磁饱和特性的数学模型。在大电流饱和状态下,该模型有效地描述了电机产生的径向悬浮力和电磁转矩。利用有限元分析的方法验证了该模型的优良特性。试验结果显示利用该模型能够很好地实现电机稳定悬浮,表明采用麦克斯韦应力法建模的正确性和可行性。该方法的应用为研究无轴承开关磁阻电机电磁力分布提供了新的思路。     

一种无轴承开关磁阻电机独立控制策略

基于无轴承开关磁阻电机中平均转矩和径向悬浮力之间独立控制的思想,研究了一种新型的控制策略。其中主绕组电流单、双相交替工作,悬浮绕组电流固定开关角轮流导通15°,实现无轴承电机转矩和悬浮的独立控制并建立该控制策略下的瞬时转矩、平均转矩和径向悬浮力的计算公式,阐述电机控制参数和控制依据,分析了该控制策略的工作区域。仿真和实验结果均证实了理论分析的正确性和可行性。     

无轴承开关磁阻电机的减振控制策略

脉动的径向电磁力导致的定子振动问题阻碍了磁阻电机的推广应用。该文研究了一种利于减小无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor，BSRM)定子电磁振动的悬浮运行控制策略。该控制策略在保证电机转子悬浮所需悬浮力一定的前提下，以减小定子极受到的径向电磁力为控制依据。基于悬浮运行原理和数学模型，叙述了减振控制策略的基本原理；推导了主绕组电流、悬浮绕组电流、开通关断角等电机相关控制参数的计算方法；并给出了系统控制框图。仿真和实验结果均证实了新的控制策略不仅能实现电机的稳定悬浮旋转运行，同时有利于减小 BSRM 定子电磁振动，验证了理论分析的正确性和可行性。     

基于电感模型的开关磁阻电机无位置传感技术

基于开关磁阻电机(SRM)的电感模型,提出了一种新的无位置传感技术.在推导无位置传感器相关公式的基础上,构建了无位置传感器控制系统,并对该系统进行了仿真计算,应用FPGA可编程逻辑控制器研制了转子位置估计模块,设计DSP数字信号处理系统实现对开关磁阻电机的控制.实验结果表明该方法能在较宽调速范围内(0～3 000r/min)准确地估计开关磁阻电机的位置.     

基于电感极值的开关磁阻电机无位置传感技术

开关磁阻电机位置传感器的引入,降低了其调速系统带来的优势。为避免位置传感器带来的限制,在研究开关磁阻电机无位置传感器控制系统中,运用电感模型特点,结合数据拟合方法,通过脉冲电流计算实现对电感极值位置识别,完成位置估算。运用Ansoft和Matlab/Simulink完成对控制系统仿真,并以TMS320F28335为控制器,对一台15 kW的三相6/4电机进行了实验,证明了该方法的正确性和可行性。     

基于增量电感拟合的开关磁阻电机电流预测控制

针对开关磁阻电机(SRM)相电感较小,造成有限的电流采样频率与控制频率内电流难以控制的问题,研究了一种固定调制频率的电流预测方法。该方法将电压方程离散化,用以预测下一拍的电压有效值并进行调制。对于预测算法中所需的增量电感参数,采用一种斩波旋转测量与傅里叶级数拟合相结合的方法,得到SRM全位置的增量电感参数。针对DSP控制的一拍延迟问题,引入了补偿方法。仿真与实验使用一台低电感6/4 SRM证明了电流预测控制的有效性。     

无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿

由机械不平衡等原因导致的无轴承开关磁阻电机(BSRM)质量偏心问题,造成额外的不平衡径向磁拉力和转子的径向振动,且振动会传递到定子机壳,产生机械噪声的同时影响电机运行性能,限制转速的进一步提升。分析了转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍了BSRM转子振动控制原理,设计基于坐标变换和低通滤波器的补偿控制方法,研究传统模拟PID对补偿方法的影响,对该不平衡补偿方法进行仿真,并在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于坐标变换和低通滤波器的补偿方法能适应不同转子转速并有效补偿转子的同频振动位移,使得转子围绕惯性轴旋转。     

磁悬浮开关磁阻电机的迭代学习控制

对磁悬浮开关磁阻电机进行控制时,往往需要进行复杂的解耦和反馈线性化步骤,如何避免这些繁琐的设计过程还无有效的方法。文章利用以往时刻对当前控制量的影响程度提出了一种具有影响函数的迭代学习控制器,为此首先针对目前现有的磁悬浮开关系统进行了数学模型的修正及扩展,进而通过分析了迭代学习算法存在的问题,设计了一种具有影响函数的迭代学习控制,最后对磁悬浮开关磁阻电机启动状态进行了实验控制,表明算法在收敛速度以及高精度跟踪性能方面的良好优势。     

磁悬浮开关磁阻电机转子位移/位置观测器设计

为探索磁悬浮开关磁阻电机高性能无传感器控制,研究了一种基于最小二乘支持向量机的转子位移/位置观测器设计方法。该方法在对磁悬浮开关磁阻电机数学模型进行状态空间变换的基础上,采用最小二乘支持向量机设计转子位移/位置观测器。阐述了观测器设计原理,对观测器的稳定性进行分析,给出了观测器离线训练和在线学习的实施步骤。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。结果表明,所设计观测器具备较好的观测效果,能够实时准确地观测出转子位移和位置,从而可实现无传感器控制。     

无轴承开关磁阻电动机模型分析与控制

在研究无轴承开关磁阻电动机的电机模型后,对影响它的六个悬浮力系数进行了仿真分析,在此基础上对这六个悬浮力系数合理简化,并针对径向两自由度的解耦提出三种参数的控制器。采用反馈线性化方法进行了动态解耦,最后分别采用三种参数的控制器在Matlab环境下进行了整个径向位置控制系统的仿真建模。仿真结果显示,控制器采用两个参数时就可达到比较好的解耦效果。     

新型磁悬浮开关磁阻电机的有限元分析

为了解决传统的磁悬浮开关磁阻电机定子同一齿极上的转矩绕组与悬浮力绕组的强耦合的问题,本文提出一种采用了混合定子极的新型8/10极磁悬浮开关磁阻电机模型。混合定子中都只有一套绕组,其中四极产生转子所需转矩,另外四极产生转子回到平衡位置的径向力。本文利用Ansoft软件建立电机模型,进行了静态转矩特性仿真、电磁径向力数值计算和动态仿真研究。仿真结果为此新型电机的优化设计和进一步研究提供了理论依据。     

一种新型无轴承开关磁阻电动机性能分析

提出了一种具有新型定子结构的无轴承开关磁阻电机(BSRM),其可实现转矩与悬浮力的解耦,同时由于定子三相共用一套悬浮绕组,因而结构简单,易于控制,电流利用率高。简要介绍了新型BSRM的结构特点和悬浮运行原理。基于有限元仿真,对新型电机的电感、转矩和悬浮力分布特性进行了分析;分析结果表明新型BSRM具有良好的悬浮运行性能。推导了悬浮力表达式,给出了具体的实现方法。     

适用于无轴承开关磁阻电机的新型升压功率变换器

针对无轴承开关磁阻电机在换相时励磁电流建立速度过慢,本文提出了一种结构简单的升压型功率变换器,电机在换相时,通过利用绕组退磁能量来为后一相绕组迅速建立励磁电流,在保证电机稳定悬浮的基础上实现电机换相时的低转矩脉动运行.分析了该功率变换器的拓扑结构以及工作状态,在此基础上,构建了基于该新型升压功率变换器的12/8极单绕组...