考虑铁损的感应电机直接转矩控制的效率优化

建立了考虑铁损时的感应电机数学模型,在分析电机损耗和定子磁链的关系的基础上,提出了一种通过优化定子磁链实现感应电机直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制策略。研究了不同负载转矩和转速条件下电机损耗与定子磁链之间关系,推导出电机损耗与负载转矩和定子磁链的表达式,进而确定了损耗极小时的最优定子磁链幅值。仿真结果表明该策略能明显降低感应电机直接转矩控制系统的功率损耗,提高运行效率。     

高精度无差拍磁链观测器设计

感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制,严重制约电机的输出特性。为了提高磁链观测器的准确性和稳定性,采用一种新型的闭环磁链模型,综合电流模型和电压模型的优势,并采用包含相位补偿的过渡函数,不仅在全速段保证了磁链模型的准确性,而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。为了实现磁链的无差拍控制,在磁链观测器中加入定子电流观测器单元,解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题,实现转子磁链观测器无差拍的输出。该文采用频率响应函数分析磁链观测器的特性,仿真和实验验证了算法的正确性和稳定性。     

一种改进的永磁无刷同步电动机磁链观测器算法

改进的永磁同步电动机磁链观察器算法是在传统的低通滤波磁链观测器基础上,交换了低通滤波环节与补偿环节的顺序,并对定子磁链α轴和β轴设定不同的限幅值,提高了电机在宽速度运行范围内定子磁链观测的准确性,有效地解决了传统磁链观测器存在的直流漂移、测量干扰及电机在低速运行时磁链观测不准等问题.改进后的磁链观测器结构简单,对电机参数鲁棒性好,易于工程实现.仿真结果表明,该磁链观测器能在宽调速范围内精确地估算电机定子磁链.     

改进的磁链观测器在永磁同步电机上的应用

针对传统磁链观测器易受电机参数影响的问题,提出了一种新型的磁链观测器。永磁同步电机由电流调节器驱动,电流调节器反映磁链偏差的积分项用来补偿电机电感和永磁磁链的变化。为避免永磁同步电机弱磁运行时发生过调制问题,采用了一种最小距离过调制策略。改进后的磁链观测器不仅在最大转矩电流比运行区,而且在弱磁运行区都有较好的观察性能。通过传统磁链观测器和改进后磁链观测器的比较实验,验证了该磁链观测器对电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

用十二区段法抑制低速时直接转矩的电磁振动

针对低速时直接转矩控制下电机电磁振动较大的问题。运用转矩和磁链解耦的方法对电机电磁转矩和磁链的运动规律对其进行了分析,并从切向力和径向力两方面分析了电机的振动和转矩磁链的关系,提出使用十二区段法来来减小转矩和磁链的非线性变化,从而减小了电机由电磁力引起的振动。使用Matlab搭建十二区间直接转矩下的电机的振动模型,验证了使用该法降低直接转矩控制下电机电磁振动的可行性。     

基于直接磁链矢量的感应电机转矩效率最优控制

传统的感应电机驱动控制策略在电机轻载运行时的效率较低。针对该问题,提出了一种基于直接磁链矢量的感应电机转矩效率最优控制方案。新型控制策略的基本原理是根据给定的转矩需求和转速,通过查询表来计算最优定子磁链,从而直接调节实际定子磁链来获取电机最大效率。而最优定子磁链查询表是基于电机空载和堵转试验结果,并进行离线计算得到的。同时还设计了一个基于定子磁链和电机频率的铁损模型,用于校准和在线检测电机的损耗。通过2.2 k W的感应电机试验平台开展了不同工况下的试验研究,试验结果验证了新型控制下电机的效率提升效果。     

E型多齿开关磁链永磁记忆电机电磁性能分析

记忆电机是一种通过改变低矫顽力永磁体磁化状态进行调磁的新型永磁电机。针对传统C型多齿开关磁链永磁记忆电机在恒转矩区转矩性能低的问题,提出并设计了一种采用E型铁心的新型多齿开关磁链永磁记忆电机。基于有限元法建立了电机模型,分析了其电磁性能,包括磁链、反电动势、直交轴电感与转矩等。与传统C型多齿开关磁链永磁记忆电机对比,E型多齿开关磁链永磁记忆电机最大转矩提高了7.7%。结果表明,提出的电机结构具有更大的电磁转矩。     

EKF直接转矩控制的感应电机状态观测器

针对电机安装速度传感器不便的问题提出了新的转速辩识方法,它从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的异步电动机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。通过建立Matlab的S函数仿真电机转速和磁链的结果表明,这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。     

效率最优的感应电机无差拍直接转矩控制

提出了一种感应电机无差拍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,以定子磁链和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律.分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,给出了电机稳态运行时效率最优的定子磁链幅值计算公式,实现了感应电机无差拍直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制.实验结果表明,给出的优化控制策略,在保持无差拍直接转矩控制快速动态响应特性的同时,电机轻载运行效率得到显著提高.     

基于滑模观测器的磁通切换型记忆电机永磁磁链辨识研究

近年来一类采用高剩磁、低矫顽力永磁材料的记忆电机得到了广泛的研究。这类电机可以通过施加电流脉冲直接调节永磁体的磁化水平,从而大大拓宽电机的弱磁调速范围。记忆电机在运行过程中的永磁磁链是可变的,仅依靠离线实验所得的反电动势/电流表格无法精确得出电机的磁链,因此需要在线观测永磁磁链幅值。为此设计了基于q轴电压方程的永磁磁链滑模观测器,分析了观测器稳定性和参数选择依据,仿真计算证明了提出的永磁磁链观测器的有效性。     

永磁同步电机电气流建模及伺服控制

基于MATLAB软件,在分析永磁同步电动机(PMSM)数学模型的基础上,提出永磁同步电机同步电机本体(PMSM)电气流建模和位置伺服控制系统仿真建模的方法。实现电机模型参数可在线修改,坐标变换符合常规逻辑。并通过位置伺服控制系统仿真与原有库模型仿真对比,验证了电机模型的准确性和有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路     

一种基于磁化曲线分析瞬态饱和的异步电机空间矢量的新方法

提出一种用空间矢量表示的异步电机瞬态饱和的数学模型.该模型的分析方法有别于传统的磁路饱和处理方法,直接利用异步电机空载磁化曲线来考虑磁路饱和对电机的影响,进而推导出异步电机瞬态饱和非线性数学模型.利用该模型对异步电机进行Matlab实例仿真.结果表明,该模型较之线性模型有一定的改进.     

不对称磁障对IPMSM电磁振动噪声的影响分析

针对目前一些采用不对称磁障法降低内置式永磁同步电机(IPMSM)转矩脉动的研究并未细致分析其对电机电磁振动噪声产生何种影响的问题,以一台37 kW IPMSM为研究对象,建立了原始电机和具有不对称磁障结构电机的电磁场有限元模型与振动噪声耦合模型,对比分析了不对称磁障结构对电机振动噪声的影响。从理论上分析了永磁电机径向电磁力波的阶次、频率特征,并利用有限元法与二维傅里叶分解法对得到的气隙处径向电磁力波进行分解。建立定子结构有限元模型,对其进行模态分析。在仿真平台搭建振动噪声耦合模型,仿真得到电机定子振动响应与电磁噪声。结果表明,采用不对称磁障的设计方法虽然能降低电机的转矩脉动并且不会牺牲电机输出转矩,但会产生其他倍频的电磁力,增加相对应频率点的振动响应,增大电机的振动噪声,设计时需综合考虑。     

考虑磁饱和效应的永磁同步电机高精度数学模型分析

永磁同步电机数学模型的精度对其控制品质有重要的影响。本文提出一种新型的永磁同步电机数学模型,可充分考虑磁饱和效应以及转子位置对模型的影响。首先通过电磁场有限元计算,获得电机若干工况下的电流、电感以及转矩的计算结果;然后结合插值方法,将电流、电感以及转矩之间的关系用确定的矩阵或二维曲面进行量化描述;最后基于该矩阵或二维曲面构建电机高精度数学模型。该模型的计算不再采用有限元方法,具备计算速度快、精度高的特点,其计算准确性通过有限元进行了验证,模型的建立有助于实现电机的高精度高品质控制。     

考虑铁耗电阻的感应电机参数在线辨识技术

传统感应电机高性能控制方案中,电机模型忽略了电机铁耗的影响,与实际物理模型有一定的偏差。基于包含铁耗等效电阻的感应电机模型,建立新的励磁电流计算方法,对电流和电压信号进行高精度的采样和离散处理,并对电机模型进行数学推导,得到基于递推最小二乘法(RLS)的辨识模型,实现了对铁耗电阻、转子电阻等重要电机参数的在线辨识。建立了MATLAB仿真模型,对参数辨识算法进行验证。仿真试验结果表明:所提方法可以在不同工况下实现较高精度的辨识,并可以快速地跟随待辨识参数的变化,为感应电机高性能控制奠定了基础。     

基于磁热耦合法的电机模型参数计算

基于有限元法与集总热网络法建立电机温升模型,仿真计算电机瞬态温升。针对电机温升模型参数繁多且计算复杂的问题,从损耗分布和热量传递的角度,系统研究了电机的电磁参数和热参数。根据电机的结构参数建立物理模型,通过电磁仿真结合解析计算修正漏感参数,计算配置端部及外壳换热系数,等效处理定转子气隙对流系数,采用磁热耦合法计算温升。通过试验与仿真对比电机主要部位温升,验证了电机参数计算的准确性。     

基于LS-SVM的列车牵引电机电流实时估计

为满足列车牵引传动系统在牵引电机状态监测、异常诊断与预测等领域对牵引电机定子电流准确估计的需求,提出了一种基于多工况最小二乘支持向量机（LS-SVM）模型的牵引电机电流实时估计方法。该方法结合牵引电机参数和转矩转速试验测量数据,利用牵引电机机理模型计算得到定子电流估计值;然后根据列车运行规律将其分为多个运行工况,基于历史运行数据的相关变量建立各工况下定子电流的LS-SVM估计模型并研究列车不同运行工况对模型精度的影响,基于多工况模型实现牵引电机全工况下电流的实时有效估计。通过实际运行数据验证了所提方法的有效性和可行性。     

应用旋转热管调压调速电机的温度场计算

提出了一种应用旋转热管的调压调速电机在不同转速下温度场的计算方法。首先对电机在不同转差率下，电机电源的输入波形进行了分析，根据不同频率下电机等效电路及磁场的分析，得到了不同频率下损耗的计算方法；接着对旋转热管在不同转速下的传热性能进行了分析，建立了旋转热管传热过程的数字模型；并对传统的电机温度场计算方法－等效网络法做了改进，提出了一种简化的等效网络法。最后建立了具有旋转热管调压调速电机简化的等效网     

基于空载启动过程的串励电机参数辨识

介绍了电动机传统特性测试系统的缺点和近年来兴起的基于参数辨识方法的电机特性的综合测试方法,并且以串励电机为例对基于参数辨识技术的电机特性参数辨识方法进行了研究,从而提出了无耦合测试的思想:依据电机的空载起动过程,在电机完全空载的情况下施加驱动电压,通过对所采集的电流和电压信号进行处理不仅可以得到电机的输入输出输出特性,而且可以得到电机的特性参数。针对于电机特性的参数辨识,构造了测试原理,并且提出了适用于参数辨识的基于个体适应度阀值的遗传算法。在参数辨识的基础上,通过计算得到了单相串励电动机的各种特性,并将结果与由传统耦合测试方法得到的某些样机特性进行了对比实验,验证了特性的准确性和此测试方法的有效性。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。