基于陷波器的永磁电机振荡抑制

针对振荡问题,在工业控制系统中,电机与负载之间一般都是通过传动轴、齿轮或者联轴器等传动机构进行连接,然而传动机构有一定的刚度系数,并不是完全刚性的,因此电机和负载之间存在柔性传动。永磁驱动控制系统机械谐振抑制的综合设计是电机驱动领域的关键共性技术,对于提升永磁电机控制系统动态响应品质、提高系统安全性具有十分重要的意义。本论文主要研究使用陷波滤波器抑制机械谐振。针对实际系统中发生的机械谐振,需要研究运行过程中在线自动辨识其谐振特征方法,并根据谐振辨识出的谐振情况,自动配置陷波滤波器参数,实现自动抑制机械谐振的目的。     

驱动弹性负载的调速传动

弹性负载会导致调速系统弹性振荡,抑制扭振是调速传动的重要课题之一.介绍了3类弹性负载弹性振荡的发生原因及其抑制方法.这3类弹性负载是:多质量传动系统、有弹性机械联系的多电机传动系统和弹性张力系统.为抑制扭振:多质量传动系统用陷波滤波器,有机械联系之多电机传动系统用SLBS负载均衡系统,弹性张力系统借助于在力转矩给定中引入转速增量信号.     

采用ADAMS与电磁系统的耦合优化永磁机构

采用多体动力学软件包ADAMS建立了带四连杆的配永磁机构真空断路器的动力学模型。将磁场方程、电路方程和机械运动方程耦合求解,解决复杂传动方式永磁机构动特性的计算问题。基于永磁机构动特性的计算,对永磁机构的设计参数和结构进行了优化,并且将断路器的灭弧室通过四连杆传动来驱动和通过一个杠杆来驱动进行了比较,结果表明前者的分合闸最大操作电流较小,即永磁机构通过四连杆传动来驱动真空灭弧室比通过一个杠杆来驱动优化效果更好。     

基于含间隙非线性的极限环补偿策略研究

为解决伺服传动机构中因传动间隙引起的极限环振荡现象,提出一种基于含间隙双惯量控制系统的状态反馈补偿策略。首先建立含间隙的双惯量系统模型,然后针对全闭环伺服系统中出现的极限环振荡现象,提出陷波滤波器和状态反馈控制两种补偿策略,通过仿真证明了状态反馈补偿策略对间隙引起的极限环振荡现象有更好的抑制效果,最后在设计的含间隙传动平台上进行实验数据对比,进一步验证了该补偿策略的有效性,达到了有效提高系统控制精度的目的。     

跑步机用永磁同步电动机系统的设计

针对跑步杌脉冲式负载转矩的特点，分析了跑步杌用永磁同步电动杌驱动控制系统的关键技术问题，进而提出了电机本体、驱动控制和机械系统设计中相应的解决措施。尝试了电机本体和控制电路的一体化系统设计，对样机进行了仿真和实验，取得了令人满意的效果。     

电梯门系统故障的诊断和处理

采用VVVF技术对电梯开门机直接拖动，使电梯门机装置机械结构简化，关闭时噪声低，且可靠到位。门电机担负着电梯门的动力驱动，若电机过热，会加速绝缘材料老化，缩短电机的使用寿命。通过实验分析，发现电机负载过大和高次谐波的影响是导致电梯门电机过热的直接原因，提出了改变传动机构的传动比和增加谐波吸收模块两个对策，经实践检验，该措施有效可行。     

一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机

提出一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机,用于双螺杆泵、挤压类负载并行对驱机械装备中,该电机取消传动齿轮等驱动设备,解决了动密封问题,可保证负载并行两轴同步性,系统效率得到提升。文中阐述定子连体双转子同步并行直驱永磁电机基本结构与运行机理;提出双转子之间区域为同步区,利用等效磁路法详细分析双转子不同位置时同步区磁路特点及电机电磁关系;提出电机设计方法,分析同步区对电机性能影响。设计制造一台电机进行仿真与实验研究,实验结果表明,所提电机达到直驱负载要求,较原有驱动电机具有效率更高、可靠性更好、密封更完善、体积更小、同步性更高的优势。     

新型N~*3相永磁同步电机的特性分析及其预测控制

永磁电机已成为现代传动中机电能量转换的核心部件,其性能是决定传动系统品质的关键。为了提高永磁电机容错性与可靠度及实现永磁电机模块化组装,该文设计一种新型N~*3相永磁同步电机。建立新型N~*3相永磁同步电机的有限元仿真模型,并通过有限元计算得到了N~*3相永磁同步电机的输出特性;针对新型N~*3相永磁同步电机特殊的绕组结构及特性,提出一种基于负载转矩观测与Smith预测相结合的预测控制算法。所提算法消除了数字控制系统中不可逆的一拍延时影响及抑制了高带宽的预测速度控制带来的振荡问题,同时满足了N~*3相永磁同步电机的高性能调速要求。最后,通过仿真与半实物实验验证新型N~*3相永磁同步电机的有效性和所提算法的可行性。     

基于MPHFE的PMSM转矩脉动优化控制策略

为了按照选定的谐波次数优化永磁同步电机（PMSM）驱动控制系统的谐波转矩,设计了一种新颖的最少参数谐波磁链估计器（MPHFE）以进行电机谐波磁链的在线估计,从而实现了PMSM转矩脉动优化控制。所提出的MPHFE中无需使用电机电感、电阻和定子电流及导数等参数即可完成谐波磁链的估计,从而无惧参数扰动,具有极强的鲁棒性。MPHFE是通过磁场定向控制器和自适应前馈控制器组合作用将谐波电流强制为零实现的,即可以直接从估计的谐波反电动势中获得谐波磁链,无需其他电机参数参与运算。进一步将估计的磁链与电机谐波转矩综合模型结合使用,以确定消除谐波转矩的注入定子电流值。开展了PMSM不同工况下的测试,实验结果验证了所提出的方法能显著降低PMSM的转矩脉动。     

SF6高压断路器智能化操动机构的研究与优化

针对传统的SF6高压断路器零部件多、传动机构复杂、不便于实时控制的问题,结合电力电子技术和电机设计的概念提出一种基于永磁无刷直流电机驱动断路器的方法。根据高压断路器对操动机构的性能需求,确定电机主要参数,给出电机瞬态仿真波形。分析起动过程中电机转角与电机转矩的波形曲线,得到永磁无刷直流电机驱动机构的最优控制策略。对三相机械联动分闸与合闸进行现场数据采集,并对开合同期性进行了验证。实验波形的计算结果表明:永磁无刷直流电机驱动的操动机构可根据预先设定的操作特性曲线实现对SF6高压断路器的操作,能够满足SF6高压断路器操作的要求。     

基于FT-FD-MA滤波器的电机谐波-转矩脉动抑制控制

针对永磁同步电动机谐波电流和转矩脉动抑制问题,本文提出了基于固定采样间隔-固定深度滑动平均(FT-FD-MA)滤波器的电机谐波/转矩脉动抑制控制方法。首先理论分析了滑动平均滤波器的频率特性及其用于电机控制的优劣,在此基础上,将运行平均算法与滑动平均算法相结合提出FT-FD-MA算法,并理论分析其频率响应特性;然后提出基于FT-FD-MA的低通滤波器和高通滤波器,前者用于平均速度控制,可有效抑制转矩脉动,后者用于电流谐波抑制,可显著降低谐波电流。最后,实验验证了本文方法的有效性和可行性。     

基于级联型SOGI的永磁同步电机谐波电流抑制方法研究

伺服驱动器由于具有很强的非线性,导致永磁同步电机(PMSM)的定子电流中含有大量的高次谐波并且引发较大的转矩脉动。针对这一问题,提出基于级联型二阶广义积分器(SOGI)的谐波抑制方法,将级联型SOGI与电流环d、q轴的PI控制器并联,利用级联型SOGI提取d、q轴电流中的6次谐波分量,并将其注入到PI控制器的输出电压中,从而抵消参考电压中的谐波。仿真结果表明:采用基于级联型SOGI的电压补偿法进行谐波抑制,电流波形的畸变得到了明显改善,证明了所提算法的有效性。     

基于推力观测器的直线式交流伺服系统滑模变结构控制

针对直线式直接驱动交流伺服系统,提出了一种新型滑模变结构控制方案。通过负载推力观测器的设计和扰动的前馈补偿,有效地削弱了变结构控制产生的抖振。在系统滑模设计中,采用积分补偿法进一步削弱系统的抖振。仿真和实验结果表明,该方案不但克服了直线式永磁同步机推力波动对系统性能的影响,而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明：场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。     

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。     

基于自适应FIR算法的交流伺服系统前馈控制

永磁同步电机(PMSM)交流伺服控制系统中由于电子器件的开关引起相电流非正弦变化,经坐标变换得到的交直轴电流含有谐波成分,引起电流环振荡及电磁转矩脉动。在分析相电流与交直轴电流高次谐波关系,以及交直轴电流高次谐波对电磁转矩影响的基础上,提出了一种基于自适应FIR滤波器的交流伺服系统前馈控制策略,并在该方法的基础上提出了变步长因子算法,根据误差值改变步长因子,在提高滤波器收敛速度的同时减小超调。该算法与传统的一阶低通滤波器相比,相位不滞后,灵敏度更高,且系统稳定。改进后的控制策略有效地降低交直轴电流谐波,抑制电流环振荡及电磁转矩脉动,提高PMSM交流伺服控制系统稳定性及动态响应。通过仿真与试验证明了该方法的可行性。     

基于模糊PI及矢量变换控制方法的电动车驱动系统工况适应性研究

永磁电动机作为电动汽车的驱动电机,其控制方法和机械特性直接决定了电动汽车的运行性能。基于电动车驱动系统性能测试平台,通过电子负载模拟运行工况,对电动车驱动系统的工况适应性进行了分析和研究,并分析和推导了永磁电动机的数学模型,设计了模糊PI控制系统器,采用速度电流双闭环的矢量控制方法驱动电机。经仿真和实验证明了该控制系统的合理性以及控制方法的可行性且能有效地降低电动汽车的加速时间,解决电机转速控制精度低、转矩脉动大的问题。     

基于H∞/m方法的永磁直线同步电机鲁棒二自由度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受负载扰动、测量噪声及参数变化影响的特点，基于H￥/m方法设计了一个鲁棒二自由度速度控制器，解决了传统单自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。由于在求解m控制器时应用了标准H￥控制理论，大大提高了m控制器的获得速度。该速度控制器克服了标准H￥控制器保守性的缺点，并且对负载扰动、测量噪声和参数不确定性等干扰的抑制方面也比标准H￥控制器更具鲁棒性。仿真结果及分析表明，所提基于H￥/m方法二自由度速度控制器，满足高精度永磁直线同步电机伺服系统对鲁棒性和快速性的要求。     

基于神经网络推力观测器的滑模控制在抑制直线伺服系统推力波动中的应用

文章针对直接驱动交流直线伺服系统低速时存在的推力波动问题，提出了一种滑模控制方案。通过一种新型的神经网络负载推力观测器和扰动前馈补偿的设计，理论分析表明可有效地削弱推力波动及滑模控制产生的抖振。仿真结果证明该方案不但解决了永磁直线同步机的推力波动问题，而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

一种改进型超前角弱磁控制算法

针对表贴式永磁同步电机弱磁控制中随负载增大易产生的速度响应动态过程电流震荡,速度稳态误差和稳态时速度波动变大的问题,本文在分析传统超前角弱磁控制算法原理的基础上,将动态和稳态性能变差的原因分别归结于SVPWM逆变器电压输出能力不足和弱磁阶段的电压闭环控制,提出一种改进型超前角弱磁控制算法.此方法采用一种运算量小的SVPWM过调制算法,同时使用q轴电流误差闭环代替电压闭环的弱磁控制策略.实验结果表明,改进型超前角弱磁控制算法可以有效地减小动态过程的电流震荡,避免加载时的稳态速度下降,且稳态速度波动小,从而提高了表贴式永磁同步电机弱磁阶段的带载能力.