方波电流和正弦波电流对无刷直流电动机转子温升的影响

针对无刷直流电动机转子温升问题,对电枢方波电流数学建模并进行傅里叶分解,得到各次谐波的幅值比例,这些谐波会在电机转子中产生损耗。为了测定方波电流、正弦波电流以及电机齿槽结构对电机转子温升影响程度,以两台同样11 kW无刷直流电动机组成对拖结构,设计实验分离出额定条件下他们对转子所产生的温升。     

空压机用高速永磁电机铁心和磁钢损耗的影响因素

高速电机具有电流频率高、定子铁耗和转子涡流损耗大等特点。针对额定功率10 kW、额定转速100 000 r/min空压机用高速永磁电机,对比分析了平行充磁和径向充磁、脉冲振幅调制(PAM)方波驱动和基于SiC的正弦波驱动时对损耗的影响。分析结果表明,平行充磁气隙磁密谐波小,空载定子铁心损耗比径向充磁低约40%;驱动方式对电机损耗尤其是转子损耗影响较大,正弦波驱动时转子损耗几乎可忽略,方波驱动时转子损耗占比可达总损耗的20%。针对方波驱动转子损耗大的问题,在转子表面增加一层铜屏蔽层,分析结果表明可以有效降低转子涡流损耗。对同一台带压缩机负载的高速电机对比测试了2种驱动器控制下的母线输入的有功功率,验证了驱动方式对电机损耗的影响。     

基于PFGA的步进电机PWM发生器设计

分析并设计了一种脉冲宽度调制(PWM)占空比序列实现步进电机正弦波电流驱动的方法。根据PWM基本原理和步进电机正弦波细分驱动的模式,对PWM计算公式进行了推导,得到了两种不同的计算方法,并得出占空比数据,二进制整数化后得到适合于二进制数字系统的整数化占空比数据序列。同时在Matlab中对PWM驱动方式进行建模、仿真、分析,得到二进制整数化占空比数据序列。对计算、仿真两种结果进行了比较,一致性很好。同时在现场可编程门阵列(FPGA)中设计了占空比序列PWM发生器,利用直接数字频率合成(DDS)选择不同频率的方波,实现步进电机细分数量的任意可调。     

驱动方式对永磁无刷直流电机损耗的影响

在分析永磁无刷直流电机方波驱动和正弦波驱动两种不同驱动方式的基础上,研究了两种驱动方式对电机损耗的影响。在正弦波控制方式下,电流超前相反电动势10°时,电机损耗最小;在方波驱动方式下,最优超前角控制时电机损耗最小。实验对比研究了最优超前角控制和id=0矢量控制两种控制策略下电机的各种损耗。     

PWM开关频率对转子损耗和温升影响探究

永磁电机转子损耗及温升分析对电机性能与安全非常重要。永磁电机转子损耗主要是由谐波引起的,且脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)供电下输入电流谐波对损耗影响很大。因此,探究PWM供电对转子损耗和温升影响探究可以为PWM开关频率的选取提供重要参考。为实现上述目的,首先建立了场-路耦合的电机有限元仿真模型,获取了不同开关频率下转子损耗的变化情况。然后,建立了磁-热耦合仿真模型,获取了多个工作点不同开关频率下的转子温升,最终结合电机性能需求和逆变器成本选择合适的开关频率,可以为电机及其控制器设计提供重要参考。     

两种驱动方式下永磁直线开关磁链电机的研究

永磁开关磁链电机数学模型可以等效为永磁无刷电机,普遍采用方波驱动方式。在有限元基础上分析6/7极直线式磁链电机反电势波形,采用方波和正弦波驱动方式,比较两种方式下的电流、电压、平均推力大小及波动系数,计算不同方式下电机铜耗、铁耗以及永磁铁涡流损耗。仿真表明:在同一速度下,两相导通方波方式下的推力小于正弦波驱动方式下的力,同时总损耗也小于正弦波驱动方式下损耗,可以在不同应用场合中选择不同驱动方式。     

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。     

永磁无刷电机对拖系统仿真分析

针对两台结构相同分别作为电动机和发电机的永磁无刷电机进行研究,两台电机对拖运行,电动机由PWM型逆变器驱动,发电机以三相Y形联接电阻箱为负载,仿真了三种等效电压相同,不同PWM占空比情况下的电动机和发电机的电流。发电机电流通过有限元法仿真得到,电动机电流利用反电势查表法通过有限元和MAT-LAB的联合仿真得到。仿真结果与实验结果相吻合,并在此基础上对对拖系统进行了损耗分析。通过研究发现,电动机和发电机的损耗并不相同,造成对拖运行的两台相同的电机发热不同。     

梯形波与正弦波反电势无刷直流电动机特性分析

针对反电势为理想梯形波与理想正弦波的永磁无刷直流电动机,分析了电机在方波驱动120°导通模式下的机械特性、电流波形、换相转矩脉动.推导了反电势为正弦波的无刷直流电动机在方波驱动120°导通模式下的机械特性表达式.通过对这两种电机电流波形的对比分析以及对两者换相电流的数学推导,给出了这两种不同反电势波形的无刷直流电动机在高速和低速时两者电流波形、换相转矩脉动差异的原因.建立了两种电机的仿真模型,仿真结果进一步验证了分析的正确性.实际工程中,无刷直流电动机的反电势波形很难达到理想的梯形波,介于理想梯形波与理想正弦波之间,该研究对无刷直流电动机的设计与控制具有一定的参考意义.     

电流谐波对不同绕组形式永磁同步电机损耗研究

由PWM逆变器供电的永磁同步电动机定子电流中含有大量时间谐波,这些谐波作用于电机铁心和永磁体上产生损耗,不同绕组形式永磁同步电机受电流时间谐波的影响也不相同。建立集中绕组永磁同步电机和分布绕组永磁同步电机的有限元模型,将实测得到的PWM逆变器供电下电机的定子电流进行分解,得到各次电流谐波,并将电流谐波分别代入集中绕组电机和分布绕组电机进行仿真,研究谐波损耗对电机效率的影响,通过实验对比两种电机在电流谐波影响下的效率。     

基于电流斩波控制的开关磁阻电机脉冲宽度调制占空比解析计算法

该文提出一种基于电流斩波控制的脉冲宽度调制(PWM)占空比解析计算方法,用以解决开关磁阻电机驱动系统电流斩波控制方式下电流脉动大的问题。结合电流斩波控制原理和实际控制过程,分析了斩波电流脉动大的主要原因。根据开关磁阻电机的电磁关系,分别推导了使绕组电流在小电感区单调上升并恰好达到给定参考电流,以及在电感明显上升区使绕组电流基本保持恒定的PWM占空比计算公式。提出一种通过实验测定小电感区电感值与电感明显上升区绕组电感对转子位置斜率的方法,对不同绕组电流条件下的斜率进行了曲线拟合,并将该曲线用于PWM占空比的在线计算。最后,与传统电流斩波控制法进行对比实验,结果证明PWM占空比解析计算方法有效地减小了电流脉动,提高了电机的控制性能。     

浅谈高次谐波和集肤效应对变频电机发热的影响

变频器供电的变频调速三相异步电动机(以下简称变频电机)电压和电流为非正弦波，其中含有的高次谐波会使变频电机产生附加的铜耗、铁耗以及杂散损耗。尤其中心高在355毫米以上的变频电机在高频下运行时，转子中会产生明显的集肤效应。附加损耗和集肤效应使变频电机稳定运行时的温升显著增加，本文通过试验去研究它们对变频电机发热的影响。     

基于带PWM模块单片机的步进电机细分驱动技术

本文以两相双极式步进电机为例,介绍了一种利用单片机自带的PWM模块实现步进电机细分驱动的方法.该方法充分利用单片机的PWM硬件资源,通过配置硬件PWM模块,产生占空比不同的方波,在电机线圈内产生近似正弦波的阶梯型电流.与常用的恒频脉宽调制方式相比,该方法不需要D/A转换器和锯齿波发生器,不仅有利于简化电路和节约成本,而且能提高细分精度和电机运行平稳性,适用于需要精密控制的仪器仪表.     

同步磁阻电机分析与设计(连载之十) 同步磁阻电机与开关磁阻电机定转子的组合应用

将同步磁阻电机的定子与转子及开关磁阻电机的定子与转子分别组合,可形成4种结构形式。采用同步磁阻电机正弦电流的驱动方式,研究4种结构形式电机的性能差异。对比4种结构形式的加工工艺、机械强度、绕组电感和电磁转矩,总结在正弦波电流驱动下,采用同步磁阻电机定转子和开关磁阻电机定转子的优势与劣势。     

永磁无刷力矩电动机峰值转矩能力的研究

在考虑了永磁无刷力矩电动机峰值极限转矩主要制约因素的基础上，分别讨论了正弦波及方波驱动方式下的力矩电动机峰值极限电流及转矩，并针对正弦波驱动方式下的该类电机分析了影响峰值转矩能力的主要因素，文中还进行了数值计算并加以实验验证。     

一种新颖的低成本无刷直流电动机控制方案

文章分析比较了具有任意平顶宽度的梯形波反电势无刷直流电动机在正弦波和方波电流驱动下的转矩脉动情况;针对反电势波形接近正弦波的无刷直流电动机,提出一种采用低分辨率霍尔位置传感器的矢量控制方案,重点讨论了基于平均转速的转子位置估计算法,并在Matlab中与传统的方波驱动进行了对比仿真,验证了所提方案的有效性。     

转子槽口深度和槽配合对异步电机转子损耗的影响

为了分析转子槽口深度及定转子槽配合对三相变频调速异步电动机转子损耗的影响,采用ANSYS Maxwell软件对1台空载损耗异常的10极、1 100 k W三相变频调速异步电动机转子损耗进行详细分析。通过建立不同转子槽口深度和定转子槽配合的电机模型,结合电机内谐波磁场的理论,对比分析了不同槽口深度和定转子槽配合的电机模型转子铁心与转子导条中的损耗。根据仿真分析结果,对该样机进行改进设计。样机试验结果表明仿真计算的正确性,可为相关电机的设计提供参考。     

基于Hall位置检测永磁无刷电机复合驱动研究

研究了基于Hall位置传感器的永磁无刷电机低成本方波/正弦波复合驱动系统。在讨论了永磁无刷电机转子位置估算与信号校准问题的基础上,分析了电机不同驱动模式下的切换原理和过程优化方案。为了提高状态切换过程控制的鲁棒性,引入了一种自适应模糊控制器,对交轴电流指令iq进行模糊增益补偿,维持切换前后电磁转矩不变,抑制系统状态切换过程中的转速波动。样机实验表明,所研究的永磁无刷电动机复合驱动系统在低速区进行方波驱动,转矩输出能力强;高速区进行正弦波驱动,运行更平稳;驱动模式切换过程平缓、可靠性好。     

不同驱动方式对无刷直流电机性能的研究

无刷直流电机可以采用方波和正弦波2种驱动方式,研究了2种驱动方式对反电动势的平顶宽度小于120°无刷直流电机性能的影响。在电枢电流有效值一致的基础上,推导出2种驱动方式下的输出电磁转矩公式,并搭建了基于TMS320F28335的实验平台,建立了基于转速、电流双闭环控制的无刷直流电动机系统实验模型,分别从电枢电流波形和输出转矩2方面进行比较分析。实验结果表明,对于反电动势的平顶宽度小于120°无刷直流电机,相比方波驱动,正弦波驱动方式下的电机能够输出较为平稳的转矩及具备较强的过载能力。     

笼型异步电动机空载、满载、杂散损耗及反转法试验

多相笼型异步电动机的负载杂散损耗至今很少是在额定电压和满载下进行测量,因其极难达到所需的测试精度,而大都是用反转试验代替。本文主要论述反转试验是否产生代表性结果的问题,并根据磁密空间谐波和转子电流谐波的一系列新研究,确定杂散损耗可预测到何种程度。为此将定子槽半闭口与开口,转子有变数斜槽与直槽的4极11千瓦多相异步电动机,在空载、满载条件下并用反转试验测量其杂散损耗,同时对直槽电机作了计算。定转子空间谐波与转子电流谐波的理论和实验研究见文献。被研究直槽转子电机杂散耗包括下列各项: 谐波电流引起的鼠笼I~2R杂散耗,转子电流谐波的计算已考虑到定转子槽的影响、与定子槽有关的不同频率电流系统的互耦,特别是当转子谐波场有定子齿基波磁密迭加时由于磁饱和引起的气隙磁漏的减