异步电动机的效率优化快速响应控制研究

考虑异步电动机定转子铜损和铁损，建立了按转子磁场定向的如坐标系下异步电动机的损耗模型，通过研究不同运行条件下电动机损耗与转子磁通的关系，提出了基于损耗模型的矢量控制变频调速异步电动机的效率优化控制策略；针对电机弱磁运行情况下存在动态响应速度慢的问题，采用一种简单有效的动态电流分配方法，使动态电磁转矩快速上升，实现快速转矩响应和速度跟踪性能。以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心搭建实验系统，仿真和实验结果表明该控制策略能够使矢量控制变频驱动异步电动机运行损耗明显降低，运行稳定，并具有良好的动态响应性能。     

考虑铁损时异步电动机的数学模型及其仿真研究

本文根据交流电机理论及铁损产生机理,建立了考虑铁损时异步电动机的动态数学模型,推导出在任意同步旋转坐标系下考虑铁损时异步电动机的动态结构图。利用该结构图可很方便地构成电机的仿真模型,进行仿真计算。文中最后以实际电机为例,介绍了该模型在研究电机运行效率及铁损时调速系统动态性能影响中的应用。     

考虑铁损时异步电动机的数学模型及其仿真研究

根据交流电机理论及铁损产生机理,建立了考虑铁损时异步电动机的动态数学模型,推导出在任意同步旋转坐标系下考虑铁损时异步电动机的动态结构图。利用该结构图可很方便地构成电机的仿真模型,进行仿真计算。本文最后以实际电机为例,介绍了该模型在研究电机运行效率及铁损对调速系统动态性能影响中的应用。     

考虑铁损时异步电动机的数学模型及其仿真研究

根据交流电机理论及铁损产生机理,建立了考虑铁损时异步电动机的动态数学模型,推导出在任意同步旋转坐标系下考虑铁损时异步电动机的动态结构图。利用该结构图可很方便地构成电机的仿真模型,进行仿真计算。本文最后以实际电机为例,介绍了该模型在研究电机运行效率及铁损对调速系统动态性能影响中的应用     

异步电动机铁耗对直接转矩控制性能的影响及补偿方法

传统直接转矩控制器没有考虑异步电动机铁耗,造成转矩控制性能下降.在两相静止αβ坐标系下建立了考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型.基于不考虑与考虑铁耗的电机模型,对传统DTC控制器控制性能进行了对比分析,结果表明铁耗导致传统转矩估算结果与输出转矩存在偏差,造成输出转矩无法达到参考给定转矩.本文基于考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型,提出一种铁耗补偿器,以校正传统转矩估算结果,使估算转矩更接近于实际输出转矩,提高了转矩控制性能.实验结果验证了改进后的DTC控制器的有效性,可提高造纸业卷绕传动等的张力转矩控制性能,进而提高产品质量.     

异步电机效率最优控制的方法研究

分析了异步电机的损耗成分,建立了考虑铁损时异步电机的动态数学模型及其等效电路图,推导了在同步旋转坐标系下变速、变转矩时电机效率最优的方法,并通过实例验证了此方法,同时给出了仿真结果.结果表明应用最优控制策略时,异步电动机的功率损耗减少了,尤其是转矩较小时效率提高极为明显.同时具有良好的动静态特性,而且节能效果较为明显.     

同时考虑铁损与磁饱和的异步电动机模型研究

根据交流异步电动机理论,提出了一种同时考虑铁损与主磁路饱和的异步电动机非线性数学模型。根据该数学模型在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。最后以实际电机为例,利用仿真模型对异步电动机启动过程进行了动态仿真研究,验证了模型的正确性。     

异步电动机间接转矩控制系统的效率优化设计

针对异步电动机间接转矩控制系统,提出了一种效率优化方法.首先,在计及铁损的情况下推导了异步电动机的损失模型;然后,在旋转坐标系下,计算出最优的转差率,根据转差率与转子磁链及电磁转矩的函数关系,推导出最优的转子磁链,根据定子磁链与转子磁链、电磁转矩之间的函数关系,得到定子磁链的最优给定值;最后,将所得到的最优定子磁链给定量用于异步电动机间接转矩控制系统中.实验验证了方法的有效性.     

航空变频异步电动机机械装置的设计应力分析

在电动机的机械轴和传动装置的设计中,机械强度与应力的分析一般是以电动机运行中的峰值转矩作为依据。传统的异步电动机运行中,峰值转矩通常就是最大转矩,可以将额定电源下的临界转矩作为机械设计的依据。由115 V/360～800 Hz的航空变频电源直接供电的异步电动机,电源频率的变化导致其转矩特性发生改变,即电动机起动过程中的临界转矩和转矩脉动发生变化。另一方面,变频异步电动机的设计往往对高频(800 Hz)时的转矩具有指标要求,为满足这些指标,异步电动机的转矩特性再次发生变化。本文针对航空变频异步电动机的转矩指标要求,设计了三种能够满足不同应用的异步电动机并进行了仿真。通过仿真数据分析了临界转矩和起动过程中的脉动转矩的变化趋势,为航空变频异步电动机的机械强度设计提供参考。     

《单相异步电动机的振动转矩与振动及噪声的关系》

《单相异步电动机的振动转矩与振动及噪声的关系》─—《ＥｌｅｃｔｒＭａｃｈＰｏｗｅｒＳｙｓｔ》１９９２，Ｖ２０Ｚ，（５２）４８３—９２（英）：作者将单相异步电动机的一般转矩分程扩展至将振动转矩也考虑在内。作者不但考虑了两倍于电源频率的分量，而且也考虑了...     

Modeling and vector control of synchronous reluctance motorsincluding stator iron loss

The influence of the stator iron loss cannot be neglected since the high-speed operation and precision torque control of AC motors are required. This paper presents the modeling and vector control of synchronous reluctance motors including the stator iron loss. The stator iron loss is modeled by additional windings on the d-q axes, and is introduced as an equivalent iron loss resistance in voltage equations under the assumption that the losses in the stator core are produced in equivalent eddy current windings on d-q axes. The equivalent iron loss resistance is inserted in series with exciting inductance, and the d and q axes interfere with each other through the equivalent iron loss resistance. To achieve vector control, the d-q axis currents are decoupled by nonlinear control voltages. As a result, the instantaneous torque control scheme is equal to that of a DC machine and the torque control is simplified     

Proposition of new mathematical models with stator core loss factor for induction motor

This paper proposes new mathematical models with stator core (iron)‐loss factor for induction motors intended to generate precise and/or efficient torque via vector control. The proposed models have a structure in which the stator core‐loss resistance is equivalently placed purely in parallel with the stator inductance. It is shown that stator core losses consisting of eddy‐current and hysteresis losses can be properly represented by the parallel resistance, and, in particular, eddy‐current loss by a constant one. The models are composed of three basic vector equations in the general frame of an arbitrary angular frequency, such as fourth‐order differential equations describing motor dynamics, the torque equation, and the energy conversion equation. These basic equations are essential for vector control design taking core loss into consideration. The proposed models are most compact in the sense of the number of both the employed parameters and the interior states of the motor. Compactness is an important factor for modeling and is useful for designing vector control systems. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(1): 64–75, 2001     

感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率优化

提出了一种感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率最优控制方法。在定子磁链定向坐标系中,建立了计及铁芯损耗的感应电机数学模型。分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,推导出了不同运行工况条件下效率最优的定子磁链幅值表达式,实现了感应电机直接转矩变频调速系统的效率最优控制。实验结果表明,所提优化控制策略,在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机轻载时的运行效率。     

异步电机铁心损耗计算方法的分析与研究

采用变频启动、自启动、串电阻启动等方式启动的异步电机内的组成部件中的电磁场分布并不相同,因此各组成部件的损耗分析方法也应各不相同。各种形式的斯坦梅茨方程可分析计算铁心损耗,且斯坦梅茨方程中的系数可由硅钢片制造商提供的损耗曲线获得,然而,硅钢片制造商提供的损耗曲线仅能在几个固定的频率下获得。采用了一种曲线拟合技术,可计算任意频率下的损耗曲线。为验证该方法,搭建了实验平台,分析不同负载转矩下、不同开关频率下异步电机的损耗。对比结果表明,该方法能够准确地预测异步电机的铁心损耗。     

考虑铁耗的永磁同步电动机矢量控制系统的优化

工程中永磁同步电动机矢量控制系统基速以下广泛应用单位电流最大转矩的控制策略,由于忽略了电机的铁耗,控制系统的动态调速性能和效率都有一定程度的下降.本文根据永磁同步电动饥的结构特点建立考虑铁耗的永磁同步电动机的数学模型和等效电路,分析了铁耗产生的机理和特点,使模型和等效电路的铁耗符合电机的实际运行,在此基础上提出基于最小损耗的优化控制策略.仿真结果表明控制系统在动态调速性能和效率两方面比单位电流最大转矩控制策略都有一定程度的提高,具有矢量控制中进行工程推广应用的必要性.     

外转子无铁心无轴承永磁同步电机参数优化设计

为解决飞轮储能用电机齿槽转矩大,高速运行时铁心损耗高的问题,提出一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机.首先阐述了外转子无铁心无轴承永磁同步电机的基本结构和工作原理,然后给出了电机的基本设计参数,接着采用Taguchi法以平均转矩、平均悬浮力、转矩脉动和悬浮力脉动为评价标准优化了极弧系数、永磁体厚度、气隙长度和转子厚度,接...     

High-response flux control of direct-field-oriented induction motorwith high efficiency taking core loss into account

Stator core loss has significant adverse effects when an induction motor is controlled by the conventional field-oriented method. Therefore, taking core loss into account should make it possible to control the torque very precisely. In this paper, a direct-field-oriented induction motor with a deadbeat rotor flux controller was developed. The method ensures maximum efficiency in the steady state without degradation of the dynamic response. Simulation and experimental results have demonstrated that this method has higher efficiency and good speed response without any degradation in the transient characteristics     

电动汽车用永磁同步牵引电动机直接转矩控制

为提高电动汽车电传动系统性能,提出永磁同步牵引电动机直接转矩控制策略.根据电机的运行状态选择空间电压矢量获得快速动态转矩响应,同时有效降低逆变器的开关损耗.为提高系统效率,采用基于实时输入功率检测的定子磁链优化控制方法.仿真及实验结果证明了控制策略的有效性.     

A new separate‐identification method of two stator equivalent core‐loss resistances corresponding to hysteresis and eddy‐current losses for parallel‐type mathematical models of AC motors

This paper proposes a new unified method for identifying equivalent stator core‐loss resistance of AC motors, which can be applied to both induction and synchronous motors. In order to realize AC motors that exhibit high performance such as precise torque generation and/or efficient energy transmission, stator core loss cannot be neglected in designing vector control systems. It is common to model stator core loss in magnetic circuits as loss caused by equivalent resistance in electrical circuit. One of the best mathematical models for controlling AC motors with core loss is a kind of parallel‐type model that succeeds in modeling both eddy‐current and hysteresis losses. The newly proposed method succeeds in identifying separately and simultaneously two kinds of equivalent core‐loss resistances on the model corresponding to eddy‐current and hysteresis losses. The practical usefulness of the method is evaluated and confirmed through experiments using two induction motors of 5.5 and 2.0 kW having relatively high core losses and a permanent magnet synchronous motor of 750 W having relatively low core losses. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(4): 50–63, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10152     

基于转子再设计的电动汽车永磁同步电机再制造研究

随着电动汽车的发展,淘汰替换的旧电机越来越多,对旧电机的再制造研究也越发必要。通过对转子外圆优化以减小饱和磁密面积和优化气隙结构来提升电机性能,分析了不同偏心圆对电机齿槽转矩的影响规律,对比了旧电机和再制造电机的性能变化,研究了不同倒角圆对电机磁密谐波和齿槽转矩的影响趋势。结果表明电机齿槽转矩随着偏心圆的增大先增大后减小,不同倒角圆对再制造电机谐波影响较小;在额定情况下,再制造电机偏心圆为36 mm、倒角圆为4 mm时,再制造电机铁心损耗下降6.55 W/kg,再制造电机效率提高0.05%,输出转矩收缩4%,再制造电机在减小损耗提高效率的同时减小了输出转矩。