高性能洛仑兹电机驱动器的研究

以洛仑兹电机为例,研究了带宽至少为3 kHz,电流控制精度达为0.1 mA的高性能驱动器.介绍了洛仑兹电机的工作原理,并建立了电机的数学模型.在此基础上,对洛仑兹电机驱动器的电流控制电路、H桥驱动电路、LC滤波电路以及电流反馈电路进行了设计,并建立了各电路的数学模型.对驱动器进行了频域仿真和时域实验分析.     

开关磁阻电机转子动力学建模与分析

超高速电机和普通电机相比,在功率密度、体积重量和传动效率上具有明显的优势,在航空航天、能源、高速加工等军事和民用领域具有广泛的应用前景。由于开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,对高温等恶劣环境适应能力强等优点,最具开发成超高速电机的潜力。转子动力学设计是旋转机械设计中的重要环节。本文计算了开关磁阻电机偏心转子在各种电流和偏心度下的不平衡磁拉力,并在此基础上提出了开关磁阻电机不平衡磁拉力特有的脉冲性。作者建立了开关磁阻电机转子动力学模型,实现离心力和电磁力的解耦,并进行了一系列的仿真,为高速开关磁阻电机的设计提供参考依据。     

超声电机机电耦合系统建模方法综述

有关超声电机的建模、性能预估等理论问题的研究起步较晚 ,至今尚不完善和成熟。文中以旋转行波型超声电机为主线 ,在阐述超声电机机电耦合系统构成的基础上 ,比较全面地综述了国内外超声电机的建模方法 ,为进一步研究超声电机提供参考。     

超精密六自由度微动台耦合动力学建模及分析

多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)运动控制系统中,自由度耦合是影响系统运动性能的关键因素。因此,为实现运动系统高速度下纳米级定位精度和轨迹跟踪精度,需要从控制对象内部的耦合机理出发,建立耦合模型,并在此基础上建立动力学模型,实现系统内部的力学解耦。该文研究对象是一种无接触式六自由度微动台,此微动台有8个洛伦兹电机提供驱动力,且竖直方向具有重力平衡装置。基于微动台的结构模型和控制要求,建立了2类主要耦合模型:位置相关耦合和力相关耦合。其中,位置相关解耦连接控制点到质心,力相关解耦连接质心到各驱动力。最后进行了实验验证,实验结果证明了动力学模型的可行性和有效性。     

磁悬浮开关磁阻电机逆动力学建模与控制

针对磁悬浮开关磁阻电机这一多变量、非线性、强耦合系统解耦控制时逆动力学模型难以获取的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机的逆动力学建模与解耦控制方法.介绍磁悬浮开关磁阻电机工作原理,给出悬浮力和转矩的动力学模型,分析模型的可逆性.在此基础上,结合最小二乘支持向量机拟合与逆模解耦线性化特点,研究磁悬浮开关磁阻电机的最小二...     

超声电机机电耦合动力系统及其建模方法综述

以旋转行波型超声电机为例,初步构建了超声电机理论体系,系统地提出并阐述了超声电机机电耦合动力系统的构成、模块划分及其在整个超声电机理论体系中的关键地位,分析并指出了超声电机机电耦合动力系统建模的思想方法、技术路线和实现措施,提出了超声电机需进一步研究的关键技术问题.     

多电机耦合拖动系统的分析

对一外多电动机刚性耦合的全数字控制直流无环流可逆调速进行分析,建立其动态数学模型并用ＭＡＴＬＡＢ语言进行仿真研究,本文提供了一种对存在栅轴耦合的调速系统进行建模和仿真的方法。     

永磁圆盘形耦合电机设计分析

介绍了永磁圆盘形耦合电机的结构和性能特点,探讨了该种新电机的设计特点,列出设计所需基本理论方程,通过Ansoft仿真对关键系数进行有限元分析,按实际要求设计出相应电机,并对其调速性能和轴向吸引力进行分析,最后通过样机实测检验,结果表明该电机具有发展前景.     

计及偏心及洛仑兹力的永磁型无轴承电机建模与控制研究

对转子偏心情况下永磁型无轴承电机中2种磁悬浮力的产生机制进行了深入的理论分析和数学建模；特別揭示了转子偏心、转矩绕组磁场对悬浮力控制及悬浮绕组磁场对转矩控制的耦合影响；提出一种实用的悬浮力及转矩控制方案，并通过在一台表面贴装无轴承永磁同步电动机上进行的实验验证了其有效性和实用性。实验结果表明考虑转子偏心和洛仑兹力的影响有效的提高了无轴承电机悬浮运行时的稳态精度和动态响应速度，极大的拓宽了其应用领域。     

多电机同步运动控制技术综述

多电机同步控制的系统在工业和生产中得到大量的运用,其控制结构与控制策略极大地影响着生产的质量与效率.针对不同的实际应用场景,学者们提出了诸多具体的同步控制方案,对双电机乃至多电机集群系统同步控制的响应速度、同步精度与鲁棒性等方面的研究已成为热点.该文参阅近年来国内外学者对同步控制做出的大量研究,综述典型的同步控制方法,...     

超精密工作台洛伦兹电动机优化设计

洛伦兹电动机广泛应用于超精密制造装备中。为提高洛伦兹电动机的推力输出和快速响应性能,降低发热功率,提出了一种综合评价超精密工作台驱动电机性能的优化指标。基于该优化指标,采用COMSOL Mu l-tiphysics和M atlab联合仿真方法,对一种Halbach磁钢阵列构型的洛伦兹电动机进行了尺寸参数优化设计。样机实验证明,优化后的洛伦兹电动机推力可以达到26.3 N/A,同时保证电气时间常数小于1 m s。     

异步电动机幅相运动方程模型及动态过程机理分析

电力系统负荷中,感应电动机负荷占有很高的比例,其快速动态响应特性对系统暂态电压稳定性具有重要影响,所以分析异步电动机动态特性的物理本质对于研究电压稳定的机理至关重要。应用最为广泛的异步电动机模型是基于其状态量之间的数学关系建立的,但是因为异步机本身存在的高维、非线性以及强耦合的特征,该模型无法体现异步电动机状态变化的物理机理。该文以功率的供需平衡关系为基础,以异步电动机电磁感应作用产生的内电势旋转矢量为研究对象,建立机电时间尺度下异步电动机的幅相运动模型。基于该模型得到异步电动机电压动态和转子动态以功率作为纽带存在的闭环相互约束关系,通过分析不同扰动对于该闭环约束关系的影响从而对不同情况下并网运行的异步电动机动态过程进行研究。并以幅相运动思想为基础,通过分析异步电动机自身状态变化和与外部网络之间相互作用及两者之间的耦合关系,对动态行为的物理本质进行解释,从而阐释电压稳定的机理。最后运用时域仿真证明分析结果的正确性。     

无槽洛仑兹力无轴承电动机原理和研究现状

介绍了一种新型无轴承电动机--无槽洛仑兹力无轴承电动机.与传统无轴承电动机不同,无槽洛仑兹力无轴承电动机转矩和悬浮力都是由洛仑兹力产生,其优点是无需考虑与永磁体厚度相关的转矩和悬浮力之间的制约关系.文章概述了无槽洛仑兹力无轴承电动机的特点,阐述了无槽洛仑兹力无轴承电动机基本结构、绕组形式、悬浮力和转矩的产生原理,综述了无槽洛仑兹力无轴承电动机研究状况和应用前景.     

超声波电机转速控制的动态模糊建模

超声波电机动态模型是实现其高性能转速控制的前提。设计基于模糊逻辑的辨识建模方法,建立了超声波电机系统动态模糊模型。在设计实验获取建模所需数据的基础上,采用等分区间法确定了模型结构,进而利用最小二乘法辨识得到了模型中的待定参数。模型输出与实验数据的对比表明,所建模糊模型精度较高,反映了驱动电压幅值、频率与电机转速之间的非线性动态关系,可以用于超声波电机性能分析与转速控制器设计。     

洛伦兹平面电机解耦控制与参数校准

解耦控制策略与控制参数校准技术是实现洛伦兹平面电机超精密运动控制的关键。在已有的动力学模型的基础上,采用基于模型逆变换的方法构建洛伦兹平面电机三自由度运动控制结构,实现解耦控制。为进一步提高解耦控制精度,对运动系统中的不确定因素进行分析,通过校准解耦控制参数补偿不确定因素对精度的影响。提出了基于实测数据的最小二乘算法,对解耦控制中的位置相关解耦矩阵进行校准,并改进已有校准算法,对力相关解耦矩阵进行动态验证。实测结果证明了所提方法的有效性与可行性,该方法已成功应用于工程实践。     

RPIM-FEM耦合法在电机运动问题的应用

有限单元法在计算电机定、转子运动问题的时候,遇到了困难.运动时,定、转子的相对角度不断的改变,对不同转角的转子要进行多步的电磁场计算.而运动会造成气隙单元发生畸变,造成了有限元法求解运动问题时前处理复杂;由于不需要构成单元,无单元法可从根本上消除由转子位置变化引起的网格扭转变形.可将无单元法同有限元法耦合来求解运动问题,在气隙使用无单元法,在其他区域使用有限元网格.采用径向基点插值型无单元法(RPIM)和有限元(FEM)直接耦合方法来解决定、转子之间相对运动问题.计算结果证明,该耦合方法的计算精度满足要求.将其应用在电机电磁场数值计算中,可解决由于有限元法气隙单元畸变产生的误差.     

六相感应电机的无源性控制研究

无源性控制从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。对六相感应电机的无源性控制进行研究,得到六相感应电机的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,证明六相感应电机E-L模型的无源性。在此基础上,利用无源性控制原理,设计六相感应电机的转矩控制器和转速控制器。在Sim-ulink环境下,进行六相感应电机无源性控制的动态仿真。仿真结果证明了基于此算法的六相感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动态与静态响应能力。     

变频电动机耦合电容分析与计算研究

脉宽调制(PWM)变频驱动器在提高交流传动系统效率的同时,产生的高次谐波导致共模电流显著增加。其中电动机定子绕组与定子铁心之间的耦合电容是共模电流的主要通路。准确计算定子绕组与定子铁心之间的耦合电容对于预测共模电流具有重要意义。由于电机绕组内部导线排列不规则,准确进行解析计算较为困难,将其简化为集中导体后,会导致计算精度变差。在绕组全散线模型的基础上,提出了一种简化散线建模方法,能在计算精度不变的情况下,有效地减小模型的复杂度。通过对比解析计算、全散线模型、简化散线模型和测量值,验证了该方法的有效性。     

孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施

地区电网与主网发生解列故障时,将转为孤岛电网运行状态,由于孤岛电网转动惯量较小,大容量不平衡功率冲击下孤网频率和电压交互作用显著。首先,揭示了孤岛电网频率和电压之间耦合作用的机理,通过构建单机单负荷模型,分析了线路传输有功、负荷频率因子和线路高抗补偿度对孤网频率和电压动态过程的影响。结合西藏电网实际运行情况,从稳定控制措施方面给出了应对孤网频率和电压越限的建议,并通过仿真验证其有效性,研究结论可以为藏中联网工程投运后西藏电网稳定运行提供技术支撑。