基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

An automatic torque ripple compensation system for direct drive motors

A serious problem in motion control is the occurrence of torque ripple. Since a direct drive (DD) motor with a magnet rotor uses a rare-earth magnet, the torque ripple is more serious than that of conventional servomotors. This paper presents an auto-compensation of torque ripple using a software-implemented torque observer. The frequency and amplitude of torque ripple can be obtained in the controller by using the estimated torque from an observer, and the autonomous generation of a compensating current component for a torque ripple is possible. The proposed algorithm has been verified by experiments.     

直接转矩控制在开关磁阻电机中的应用与研究

阐述了开关磁阻电机(SRM)直接转矩控(制DTC)策略的原理,指出直接转矩控制的核心在于电压矢量的选择及开关表的建立,给出了DTC在SRM中应用的具体实现方法。对基于直接转矩控制策略的SRM电机转矩控制进行了仿真及实验研究,仿真结果表明,这种策略能够较好地抑制转矩脉动,系统动静态特性良好,实现方法简单。     

空间电压矢量下SRM转矩脉动最小化

针对开关磁阻电机具有转矩脉动大的缺点,依据空间电压矢量下直接瞬时转矩控制的理论,通过分析采用基本电压矢量存在转矩失控现象的原因,提出了一种优化直接转矩控制的新方案。该方案以基本空间电压矢量为基础,通过适时地采用新增空间电压矢量,同时优化转矩滞环控制器的方法,达到提高直接转矩控制性能的目的。为验证方案的有效性和正确性,以一台三相12/8极开关磁阻电机为控制对象,将新方案与传统直接转矩控制的效果进行了比较。结果证明,新方案有效地抑制了转矩失控现象的产生,并在进一步减小转矩脉动上有明显效果,最终将转矩脉动控制在±1N·m以内。     

磁网络模型在两相激磁开关磁阻电机中的应用

针对两相激磁开关磁阻电机（TPESR电机）初始设计中采用有限元方法速度太慢的问题,建立了TPESR电机的非线性变结构等效磁网络模型以提高设计效率,提出了一种气隙磁导的计算方法和局部饱和的处理技术。利用该模型对TPESR电机进行了磁场特性的分析,并且和有限元计算及试验结果做了比较。结果证明,磁网络模型的计算速度要远高于有限元,而精确度基本满足要求．适于进行电机初始设计。     

无刷直流电机换相转矩脉动的抑制

无刷直流电机由于功率密度高、控制容易而获得广泛应用.但高、低速下由电流换相造成的非换相相电流的失真会导致转矩脉动.本文提出了一种采用抑制非换相相电流脉动来抑制转矩脉动的新方法:即在高速下,采用降低续流相电流下降速率来间接控制非换相相电流;在低速下,直接控制非换相相电流.控制系统由模拟电路实现,结构简单,性能可靠.仿真和实验验证了所提出方法的正确性和实用性.     

非线性模型的开关磁阻电动机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电动机SRM(Switched Reluctance Motor)转矩脉动大的问题,基于SRM的磁化特性,分析了SRM的非线性模型.采用Matlab/Simulink仿真软件,对SRM、功率变换器及其控制系统建立了动态仿真模型,并用模糊控制器对SRM的关断角进行实时补偿,实现SRM关断角自动调节,达到减小转矩脉动的目的.仿真实验中,转矩脉动系数从补偿前的0.673 0降低到补偿后的0.257 4,证明了该方法的可行性和有效性,为实际SRM控制系统的设计和调试提供了有效的手段和工具.     

双极性分块转子开关磁阻电机

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2D有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗.计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%.     

基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

转矩脉动是开关磁阻电机亟待解决的问题和研究难点之一,其限制了速度控制性能和位置测量精度的进一步提升。基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的理论研究已取得较大进步,但由于电机磁路的非线性,使得在实际应用中转矩很难准确反馈。本文根据电机的实际规格和尺寸,采用Maxwell3D计算出在不同转子位置和相电流下的转矩,建立了转矩-电流逆模型;通过合理地设置开通角、换相重叠角和关断角,简化了程序设计,抑制了反向制动转矩;进而根据转矩分配函数,采用电流闭环对转矩进行间接控制。仿真和实验结果证明了该方法可以有效地减小转矩脉动。     

无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在分析无刷直流电机换相及间接位置检测原理的基础上,改进了传统反电动势法的检测电路,对反电动势相移进行了补偿,以消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响。为进一步抑制转矩脉动和改善系统的稳定性,在采用换相电流预测控制策略的基础上,设计了神经网络PID控制器。实验结果表明,设计的转矩脉动综合抑制策略有效地降低了无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,具有较好的鲁棒性,准确地实现了无位置传感器换相控制,提高了系统的可靠性。     

无刷直流电机换相力矩波动抑制

针对无刷直流电机换相时产生力矩波动的问题,在分析了各种电流采样方式和目前广泛应用PWM控制器的转矩脉动抑制方案基础上,提出了一种新型的电流采样拓扑结构,采用单电流传感器实现了力矩电流的检测,以此建立了通过力矩电流闭环来调节直流母线电压的无刷直流电机控制系统模型,并分别给出了电机在低转速及高转速下的数学仿真分析和实验论证。仿真和实验结果表明:力矩电流采样拓扑结构实现了对产生力矩的电流的准确采集;通过在电机高速和低速运行时动态改变母线电压,保持了关断相电流和开通相电流变化速率的平衡,消除了换相所引起的力矩波动。     

考虑噪声因子的永磁同步电机转矩脉动分布特性分析

针对永磁同步电机在批量生产过程中,受到电机尺寸加工偏差及材料属性偏差等噪声因子的影响,存在批量生产电机的转矩脉动峰值会产生分散性的问题。为了研究存在噪声因子条件下转矩脉动峰值的分布特性,通过采用敏感性分析的方法得到了影响转矩脉动峰值的主要噪声因子包括磁钢形位公差和材料属性偏差,槽口尺寸偏差及气隙尺寸偏差。通过理论分析和解析计算得到了存在噪声因子的情况下,批量生产的电机产品转矩脉动峰值的统计分布规律。得出在电机可行设计域内,不同电机设计方案,其批量产品转矩脉动峰值的均值和标准差呈正比关系,并通过粒子群优化结果证明了结论的有效性。     

一种减小无刷直流电机纹波转矩的新方法

从无刷直流电机纹波转矩产生的机理出发,分析了换相纹波转矩产生的原因,提出了在换向期间通过直接控制非换向相电流来减少电磁转矩脉动的控制策略.仿真验证了控制方案的可行性.     

开关磁阻电动机互感特性及其对转矩的影响

开关磁阻电动机在两相励磁的工作条件下,定转子轭部磁场高度饱和使每相磁链有所减小.通过引入互感的方法可以定量计算磁链的减小量,并给出了互感计算式,利用有限元法分析了一台样机互感随转子位置和电流的变化规律,理论推导了互感对平均转矩影响的程度,研究了四相8/6极开关磁阻电动机稳态转矩波形在两种绕组连接方式下的不规则特性,结合互感特性,提出了改变不对称相绕组参数的技术方案.研究结果表明:电磁参数优化后,开关磁阻电动机的最小转矩和平均转矩均得以提高,转矩脉动减小,转矩波形规则.     

非理想反电动势无刷直流电机的转矩脉动抑制仿真研究

在伺服系统中要求电机转速平稳,抑制转矩脉动是实现转矩平稳的关键,而非理想反电势会引起较大转矩脉动。为了有效平滑无刷直流电机转矩,分析了两种不同的方法：根据定子电流和反电势与转矩表达式的关系,对于一台给定的电机,只要其反电势一定,通过优化定子电流就可以消除主要的转矩谐波分量,从而达到减小转矩波动的目的;通过坐标变换在厶=0时求解产生恒定电磁转矩所需的q轴电流,并在dq坐标系下通过矢量控制对q轴参考电流进行跟踪实现转矩脉动抑制。利用MATLAB／SIMULINK仿真平台建立系统的仿真模型,对系统模型进行仿真和分析并比较了这两种方法的特点,为实际电机的控制提供了研究方向。     

Simplified analysis and evaluation of drive characteristics of fully‐pitched winding reluctance motors

Compared to the conventional SRM, fully‐pitched winding reluctance motors have a higher salient ratio for given motor dimensions. In addition, since the generated torque of the motor is determined as the product of the rate of change of mutual inductance with respect to a rotor position and winding current amplitude of the corresponding two phases, the motor is suitable for the bipolar current drives. Accordingly, the conventional general‐purpose inverter drive of the fully‐pitched winding reluctance motor is possible. In this case, the optimum lead angles of voltage play an important role in obtaining the maximum torque and maximum torque/current ratio operations. In this paper, a scheme for determining the optimum angles of voltage without any measurement, and a method for evaluating the drive characteristics in the design stage are proposed by a combination of simple magnetic and electrical analysis. The effectiveness of the proposed analytical scheme is verified by an experiment using a 400‐W prototype fully‐pitched winding reluctance motor. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn 134(1): 45–52, 2001     

New Drive Circuit for Reducing the Switching Current Ripples in Switched Reluctance Motors

This paper proposes a new drive circuit for reducing the switching current ripples in a switched reluctance motor (SRM). The authors have already presented an instantaneous flat torque control for SRMs, and confirmed its effectiveness through experimental results. However, the switching current ripples also cause torque ripples, and therefore, the current ripples should be decreased to reduce the torque ripples even more. The proposed circuit with parallel capacitor can realize such a reduction. The validity of the proposed drive circuit is verified experimentally.     

削弱永磁电机齿槽转矩的一种新方法

针对永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度等问题,提出了通过改变磁极形状来削弱齿槽转矩的新方法。采用有限元分析方法,对不同形状永磁磁极的永磁电机齿槽转矩和磁通进行了分析和比较,并对槽数与极数配合对齿槽转矩的影响进行了研究。研究表明,采用偏心磁极结构可有效地削弱齿槽转矩,而对每极磁通影响较小,本文提出的方法是有效的。     

永磁同步电机低脉动直接转矩控制建模与仿真

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩脉动过大的问题,基于电机的电磁转矩和转矩角之间的函数关系,建立了一种新的永磁同步电动机直接转矩控制数学模型.该模型通过控制转矩角实现正圆形定子磁链矢量轨迹,有效地减小转矩脉动;通过将转矩角增量直接映射为三相逆变器电子开关的导通时间,避免了磁链工作扇区判别以及电压空间矢量调制(SVM)技术中复杂的数学和逻辑计算.采用Matlab进行软件仿真表明,上述算法可以实现圆形定子磁链矢量轨迹,1N·m输出转矩时的转矩脉动不超过0.5%,在抑制转矩脉动、改善电机转子的动态性能方面具有良好的效果.     

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DS...