一种改善PMSS弱磁电流稳定性的控制策略EI北大核心CSCD

针对表贴式永磁同步电主轴(permanent magnet synchronous spindle,PMSS)弱磁控制中随转速升高出现定子电流震荡的问题。在分析弱磁控制算法以及转速调节器的基础上,提出一种基于模糊控制的改进型超前角弱磁调速策略;此策略使用改进型超前角弱磁控制算法扩展电主轴调速范围并抑制电流震荡;使用模糊PI转速调节器实现参数的动态调节,提高系统的稳定性。实验结果表明,基于模糊控制的改进型超前角弱磁调速策略能较好的扩展电主轴调速范围,且较好地抑制定子电流的震荡,从而提高永磁同步电主轴弱磁阶段的动态性能及稳定性。     

基于模糊滑模切换控制的PMSMS弱磁调速控制策略

针对表贴式永磁同步电主轴(PMSMS)弱磁控制方案中,主轴系统调速性能欠佳的问题,提出一种基于模糊滑模切换控制(FSMSC)的超前角弱磁调速策略。在转速误差大于设定阈值时,使用模糊控制器实现主轴转速快速趋近给定值,利用模糊控制的特点对控制器进行实时的参数调整,使系统具有更强的鲁棒性;在转速误差小于设定阈值时,使用趋近律滑模控制器提高系统抗干扰能力,减小加工过程中因负载突变造成的加工误差,进一步增强系统鲁棒性。实验结果表明,基于FSMSC的超前角弱磁调速策略能有效抑制定子电流震荡以及电磁转矩脉动,并且控制器对抖动因子参数敏感性低,参数调节便捷,在实际加工中具有重要意义。     

不平衡磁拉力对永磁同步电主轴动态性能影响机理研究

针对由于定转子气隙偏心引起的不平衡磁拉力影响永磁同步电主轴动态性能的问题。首先分析产生不平衡磁拉力的原因,其次根据电磁理论建立电磁不平衡磁拉力载荷模型,将气隙磁导展开为Fourier级数的形式,通过对定转子表面的Maxwell应力积分得到不平衡磁拉力的非线性解析表达式。基于Ansoft Maxwell电机仿真软件,建立永磁同步电主轴的有限元分析模型,以设定的气隙偏心量模拟不平衡磁拉力造成的气隙偏心,得到电主轴动态性能曲线。仿真结果表明:由于气隙偏心引起的不平衡磁拉力,导致永磁同步电主轴齿槽转矩增大,气隙磁密幅值增大,电主轴振动加剧。     

基于有限集模型预测控制BPMSMS输出性能研究

针对无轴承电机支撑的永磁同步电主轴运行时的电流响应不灵敏、转矩脉动和转子振动等问题,提出基于有限集模型预测控制算法的BPMSMS控制策略。在完整的BPMSMS电压模型基础上,考虑转矩电流和转子位移的影响,进一步推导悬浮绕组模型预测电流方程,建立完整的无轴承永磁同步电主轴模型预测控制下的电流数学模型。根据使用的代价函数分别求出转矩控制和悬浮力控制的最优开关状态量,使得实际电流与参考电流误差更小,以此获得更好的转矩控制效果和转子振动抑制效果。仿真实验结果表明：在有限集模型预测控制下,BPMSMS具有更好的电流跟踪效果,转矩脉动小;在外加负载和干扰力时也能实现转子的稳定悬浮,系统鲁棒性较好。     

永磁同步电主轴电机有限元分析和参数优化

根据经典的麦克斯韦瞬态电磁场分析理论,利用Ansoft有限元软件对永磁同步电主轴电机进行实时工况仿真和瞬态磁场分析,定量研究永磁电机定子槽口宽度和永磁体偏心距对齿槽转矩及力能特性的影响规律。根据齿槽转矩产生机理,提出优化电机结构参数抑制齿槽转矩的策略。仿真实验结果表明,根据所提策略优化后的主轴电机参数可明显削弱齿槽转矩,优化后的电机齿槽转矩下降63.4%,电机的动态输出性能得到提升。     

基于带PI调节器和电流截止负反馈的直流调速系统研究

传统直流电动机调速系统主要以变压调速为主,通过控制专门的直流电源来调节电枢电压。由于是开环系统,存在静态特性差、静差率高、调速范围有限等问题,根据直流电动机数学模型,电力电子装置传递函数,提出了转速负反馈直流闭环控制系统,再加上比例放大器,解决了开环所产生的问题。在此基础上,针对闭环调速系统中的动态稳定性和稳态性能指标的问题,提出了运用PI调节器进行动态串联校正,同时针对系统起动和堵转时电流过大的问题,提出了电流截止反馈。最后通过matlab/simulink仿真软件分别对三种控制方式进行了仿真,仿真结果表明,PI调节器和电流截止负反馈能够解决上述问题。     

磁-球轴承复合支撑电主轴振动特性分析EI北大核心CSCD

为提高电主轴系统刚度和抗振能力,提出一种由磁悬浮轴承和角接触球轴承共同支撑的复合支撑电主轴,通过球轴承保证主轴系统刚度,引入磁轴承控制系统对主轴振动进行抑制,实现电主轴系统在球轴承低预紧状态下仍具有较好的动态性能。基于ANSYS模态分析、谐响应分析和瞬态动力学仿真,分析了不平衡质量引起的振动响应,比较了磁-球轴承复合支撑电主轴和球轴承支撑电主轴的振动特性。搭建复合支撑电主轴试验平台,对该复合支撑电主轴进行振动特性测试与分析。结果表明,复合支撑电主轴与球轴承支撑电主轴相比,复合支撑系统可以有效提高转子的临界转速、降低转子的振动幅值和球轴承应力,使电主轴具有较高的动态刚度。     

永磁同步电机直接转矩控制技术研究

与异步电机相比,永磁同步电机具有结构简单、功率因数高、转矩惯量比大等优点。但是它也存在定子和转矩脉动大,开关频率不恒定等诸多问题。该文针对永磁同步电机直接转矩控制中出现的转矩脉动较大的问题,提出了一种永磁同步电机无磁链闭环直接转矩模糊控制的方法。该方法采用模糊控制器作为转速环的控制器,并去除磁链闭环,加入磁链限幅环节,将转矩作为控制目标,通过模糊控制器的优化,得出系统具有良好动态性能和自适应性。     

基于MATLAB/SIMULINK交流变频调速系统的仿真研究

交流变频调速是目前热门的研究学科之一,依据矢量控制的基本原理和方法,用MATLAB/SIMUUNK模块搭建了-个转速闭环、磁链开环的交流调速系统,并对控制系统进行仿真研究,通过仿真实验得到了转速、定子线电压、定子电流、电磁转矩4个关键性能指标随时间变化的波形图,仿真结果表明了该设计的可行性,并为交流变频调速的研究开拓了新的方法.     

恒电流系统直流推进电机的模糊控制

根据对恒电流双闭环控制系统的分析，提出了基于模糊控制理论的直流推进电机调速设计方法，建立了相应的模糊控制规则,仿真结果表明，通过在原控制系统速度调节器两端并入模糊控制器，系统的抗干扰能力和动态性能都有了明显提高。     

基于MRAS观测器的PMSM无速度传感器模型预测电流控制

针对永磁同步电机无速度传感器控制系统中定子电阻随温升发生变化的问题,提出了基于定子电阻在线辨识的模型参考自适应观测器。该观测器不仅准确估计出转速,而且在线跟踪辨识定子电阻,降低了定子电阻对模型参考自适应观测器的影响;将辨识出的定子电阻用于电流预测模型当中,提高了模型预测电流控制器的控制精度。经仿真实验验证,基于模型参考自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器模型预测电流控制系统具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。     

螺杆泵永磁电机节能技术研究

永磁电动机是使用钕铁硼永磁材料,采用异步起动、同步工作方式,由于转子转速与定子旋转磁场完全同步,无转差损耗,而且在电机正常运转过程中转子不需外加励磁电流,因而无励磁损耗,不仅能在额定负载时有较高的效率和功率因数,而且在轻载时也能有较高的效率和功率因数。     

永磁同步电动机恒磁链控制特性分析

在永磁同步电机数学模型的基础上,根据电机全磁链ψ0和转子永磁体与定子交链的磁链ψf相等的原则,介绍了恒磁链控制法.并通过推导永磁同步电机电磁转矩与定子电流的数学方程,采用查表法建立电流与转矩的拟合关系,使用MATLAB仿真软件建立电机模型,并将恒磁链控制分别与id=0和最大转矩电流比(MTPA)控制方法做了详细对比.仿真结果表明,恒磁链控制法下系统的稳态误差仅有0.478%,稳定性很优秀,且调整时间分别比id=0控制和MTPA控制要快7.7%和27.6%,且功率因数为0.72,均高于id=0控制的0.62和最大转矩电流比控制的0.67.     

电机无速度传感器控制技术在包装生产线中的应用

目的 为提高自动化包装生产线的产品效率和质量,简化传动系统结构,改善永磁同步电机控制系统性能。方法 提出一种基于滑模观测器的无速度传感器控制技术,建立永磁同步电机数学模型。在此基础上,设计一种滑模自适应观测器,可用于观测定子电流和转子磁链,同时给出一种I/F启动策略。通过仿真和实验对系统性能进行验证。结果 仿真和实验结果表明,所述控制方法不仅可以解决电机启动问题,而且采用滑模观测器能够较好地实现转速跟踪,进而确保转子位置准确性。在实际应用中,可将横封横切机构的切点偏差控制在0.4mm以内,平均偏差只有0.2mm。结论 无速度传感器控制系统具有响应速度快、调速性能好、鲁棒性强等特点,可以确保电机速度、位置控制精度,进而降低整个控制系统的冗余性、不稳定性,适合包装、仿真、印刷等场合使用。     

永磁同步电机无位置传感器控制低速性能提升方法

针对永磁同步电机(PMSM)位置观测器在低速范围受逆变器非线性、定子电阻和电感参数摄动等因素影响而导致位置估计精度下降的问题,提出一种集成定子电阻自适应的降阶磁链观测器,同时通过离线测量的电感饱和特性制作电感随电流变化的曲线进行电感在线更新,提高低速范围位置估计精度。使用了三相端电压测量电路,采用测量电压代替给定电压,消除逆变器非线性因素对位置估计的影响。将所提策略在150 W的永磁同步电机实验平台上进行验证,实验结果表明所提策略无需准确电阻参数,在各种运行工况下位置估计精度高,可实现速度反转,增强了无位置传感器控制低速性能。     

采用模糊控制的直流电机软启动及调速系统

介绍了以单片机为核心的直流电机软启动及调速系统,系统采用模糊控制策略,将转速偏差与偏差率模糊化并作为模糊控制器的输入量,根据所制定的模糊控制规则生成控制量。实验结果表明,该系统启动时间可以根据需要调整,具有良好的静态和动态性能。     

基于晶闸管直流双闭环调速系统的研究

本文对常用的转速,电流双闭环调速系统的工程设计方法进行了详细的推导。选择调节器结构,进行参数计算和近似校验。通过建立数学模型并采用Matlab／Simunnk方法对实际系统进行动态及数字仿真。仿真结果验证了控制方案的合理性。     

弱磁控制在变频矢量控制系统中的应用

随着电力电子器件和数字信号处理器的发展,基于DSP的变频矢量控制逐渐成为电机控制的趋势。在介绍弱磁控制原理的基础上,将弱磁控制融入控制策略中。试验结果表明,系统的调速范围宽,动态响应快,性能优良。     

基于变速趋近律全阶滑模观测器的异步电机无速度传感器控制

针对固定增益滑模观测器(FG-SMO)会导致异步电机(AM)无速度传感器控制系统的转速估计存在较大抖振和收敛速度慢等问题,提出一种变速趋近律的全阶滑模观测器(FOSMO),降低了系统的抖振,减少了转速收敛时间。所提观测器以电流误差为滑模面,设计了定子电流观测器和转子磁链观测器,并引入电流误差信息实现滑模增益的自适应调节。采用李雅普诺夫稳定性理论分析了所提观测器的稳定性,并推导得到转速估计自适应律。最后,在0.75 k W异步电机实验平台上对该算法进行验证。实验结果证明所提方法能够在中低速带额定负载稳定运行,具有良好的稳态性能以及快速的动态性能,且易于工程实现。     

有源电力滤波器半矢量预测控制策略研究

针对经典模型预测电流控制算法电压矢量选择范围有限、电流跟踪精度不高的问题,提出改进型模型预测电压控制算法。利用滚动寻优得到较优电压矢量,再利用较优电压矢量和零矢量各作用T_s/2得到半幅值矢量,根据较优电压矢量和半幅值矢量的评价函数选择最优电压矢量。每个周期仅增加一个电压矢量,能有效减小预测电压矢量和实际电压矢量之间的误差,实现对谐波电流的准确跟踪,提高有源电力滤波器的补偿性能。仿真结果表明,所提出的改进型模型预测电压控制算法与经典模型预测电流控制算法相比,补偿电流对参考电流的跟踪更加准确,经补偿后并网电流中的谐波含量由4.86%下降到3.32%,且在稳态和动态情况下都能实现单位功率因数并网。