基于统一矢量模型的无刷双馈电机的转速控制

在风力发电领域,无刷双馈电机(BDFM)因其具有代替传统双馈感应电机(DFIM)的潜力而受到广泛关注。目前,对BDFM的模型改进和控制方法的研究是国内外专家学者的研究热点。针对BDFM缺少一个有利于进行控制分析的转矩方程这一问题,通过对统一矢量模型的研究,给出了两种简便的BDFM转矩方程表达式,即两定子绕组电流矢量的乘积、两定子绕组磁链矢量的乘积。应用转矩方程进行转速控制系统分析,提出了转速的电流滞环控制,并搭建了双PWM变频调速平台进行试验研究。通过将理论计算转矩值与实测电磁转矩值进行对比,证明了转矩方程推导结果的准确性,验证了电流滞环控制的良好控制效果及解耦性。基于统一矢量模型的BDFM转矩方程,将给控制策略的研究带来很大便利,同时有利于电机机电特性的分析。     

极弧系数匹配的适配功率电机齿槽转矩抑制

适配功率电机是一种新型双功率驱动电机.为优化输出性能,减小转矩脉动,以6极42槽适配功率电机为研究对象,对该电机齿槽转矩削弱方法进行了研究.对该电机齿槽转矩解析模型进行了推导,并对影响齿槽转矩的参数进行分析;在此基础上,提出了采用极弧系数匹配组合来抑制齿槽转矩的方法.结合齿槽转矩解析分析与有限元计算,对可以抑制齿槽转矩的极弧系数进行选取,并通过计算结果验证该方法的有效性.数据显示:优化后齿槽转矩峰值大幅降低,整体削减超过25％.样机试验数据与理论分析相符.因此,通过极弧系数匹配抑制该电机齿槽转矩是有效的.     

级联无刷双馈电机定子磁场定向的直接反馈控制

针对级联无刷双馈电机, 提出了一种采用控制电机定子磁场定向的直接反馈控制方法. 首先推导出级联无刷双馈电机在控制电机定子磁场定向坐标系下的磁链方程和转矩方程. 然后将功率电机对控制电机的影响视为扰动, 在分析磁链方程和转矩方程的基础上得出磁链和转矩分别可由控制电机定子电流的直轴分量和交轴分量进行控制的结论. 该方法回避了求解复杂非线性方程的困难, 控制算法简单, 对电机参数的依赖性小. 仿真实验结果证 明了该方法的有效性.     

一种基于BP神经网络的异步电动机转子速度辨识

针对异步电动机直接转矩控制系统,基于三相异步电机方程提出一种新型的采用人工神经网络辨识电机转速的方法.利用BP神经网络强大的函数逼近能力,对电机转速进行在线辨识.理论推导证明了其可行性,仿真和试验结果表明了该方法具有较好的静动态性能.     

适配功率电机换向性能分析

适配功率电机是适用于城市重载电动汽车的新型驱动电机,通过转换绕组工作状态实现不同功率的输出.重点研究适配功率电机的换向性能,从电抗电势的角度运用解析法对该电机换向性能进行分析.以电枢绕组换向元件电流分析为基础,对该电机换向过程中的电抗电势进行了解析分析与推导,通过改变电枢绕组匝数对平均电抗电势解析结果进行对比.结果表明,适配功率电机在适当转速点减匝后换向性能得到明显改善,且理论分析结果与试验数据相符.并根据样机试验数据说明在适当转速点换匝的必要性及该电机的设计合理性.     

电动舵机设计中直流电机选型新方法

直流电机作为电动舵机的核心部件,其功率、转矩和转速的合理选择至关重要。在分析传统电机选型方法的基础上,提出了一种电机选型新方法。通过分析电机与负载的关系,建立了负载轨迹方程,得到了最佳功率点;再据此得到了电机机械特性曲线,从而选择合适的电机。新方法避免了传统电机选型的缺陷,选出了功率、转矩和转速均能满足舵机性能指标要求的电机。该方法也可应用于其他以直流电机作为动力源的伺服系统。     

无刷双馈发电机不依赖参数的矢量控制策略

通过对无刷双馈发电机的功率绕组电压定向的统一矢量模型进行研究,提出了一种不依赖电机参数的矢量控制策略。该控制方法通过控制控制绕组的d轴和q轴电压分量来分别控制无刷双馈发电机的有功功率和无功功率,同时针对两定子d轴和q轴变量之间的交叉耦合问题加入了补偿模块。相比其他补偿策略,该补偿模块更加容易计算和实现。该控制策略不需要使用电机参数,避免了电机运行过程中因参数变化带来的控制精度下降问题。为了验证所提出的控制策略的性能,搭建了变频调速试验平台。试验结果证明了该控制方法具有良好的控制性能和解耦性能。     

四相永磁容错电机的两种容错控制方法

基于永磁容错电机采用集中式绕组结构具有相间解耦、容错能力强等优点,针对H桥和星形两种驱动拓扑结构,分别提出了电机的单相开路容错控制策略。为使容错控制后的转矩满足正常需求,当采用H桥容错时,可以提高与开路相相对的相电流幅值,以补偿转矩的损失;当采用星形容错时,既要提高非故障相的电流幅值,还应改变相位,以保证输出转矩不变。对两种容错控制策略进行了推导和对比分析,并通过对相关结果进行的仿真计算验证了理论分析的正确性。     

总线型感应电动机全电式综合测试系统

为提高感应电机测试系统的性能,研究了一种只需检测电机定子电压、电流的全电量式综合测试系统.详细推导了感应电动机的电机功率和转矩表达式,引入模型参考自适应算法用于电机转速的间接观测,进而在无需安装机械式传感器的前提下实现了电机电参数的测量.为增强系统的适应场合,采用Profibus总线进行数据传送,给出了数据通信协议、系统结构组成以及软硬件设计方法.试验表明,该系统有效地降低了成本,减小了体积,提高了灵活性和可靠性.     

基于FEMM的工业机器人关节用磁通反向电机的设计与优化

工业机器人是我国制造业转型升级的核心技术,作为其关键组成部分之一的关节电机需要解决机器人运行中的高精度、平稳性等问题.为保证关节电机输出转矩的稳定性,合理的电机本体设计及参数优化显得尤为重要.根据关节电机的设计需求,提出了12/29极磁通反向电机的初步设计方案,确定了样机的主要尺寸.在此基础上,使用Matlab语言编写电机仿真和优化程序,基于FEMM有限元计算工具,对样机的电磁性能进行了有限元验证,并以负载转矩波动率为优化目标,采用随机探索法对电机尺寸进行了多参数优化.优化后的样机达到了设计指标,能够较好地满足工业机器人用关节电机的要求.     

基于滑模与自适应观测器的感应电机非线性控制新策略

提出一种结合滑模变结构和自适应观测技术的感应电机非线性控制新方法. 以定子电流与定子磁链为状态变量建立感应电机模型, 采用非线性分析方法建立转矩与磁链误差方程, 使用自适应滑模技术设计转矩与磁链控制器, 推导出定子电压控制量. 基于模型参考技术设计自适应观测器, 向控制器提供准确的转速辨识与磁链观测值,并给出了控制系统的稳定性证明. 该方法具有转矩脉动小、定子磁链畸变不明显的优点, 低速时也具有良好的控制性能, 且对参数与负载变化有较强的鲁棒性. 仿真与实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

永磁同步电机转子分段斜极的分析研究

转子分段斜极能有效削弱齿谐波,改善永磁电机齿槽转矩和转矩波动.文章提出了转子分段斜极最佳斜极角度的计算方法;基于有限元分析,对一台样机在不同斜极分段数时的空载反电势、齿槽转矩及负载转矩进行了计算比较,得出了转子分段数的选择原则.试验结果验证了结论的正确性.     

双电机同轴驱动系统功率追踪算法研究

研究同轴双电机负载功率追踪问题,在该系统中,两台电机速度被强制同步,由于两台相同电机参数略有差异,将导致功率分配不平衡。基于功率平衡要求,根据矢量控制理论,将交流异步电机的电机转矩和电机磁通的解耦,得到双电机功率(电流)追踪的数学模型,通过设计模糊控制器与迭代算法进行控制,进行了同轴双电机功率追踪问题仿真。仿真结果表明,模糊PID控制与迭代算法控制的系统相比,可以提高功率跟踪的响应速度,更快达到功率平衡。     

微型直线旋转音圈电机的设计与分析

针对光电子封装设备对高精度、小体积、多维运动电机的需求,设计了一种微型单定子直线旋转两自由度音圈电机.介绍了电机的结构特点和运行原理,以输出推力和转矩特性为优化目标,利用有限元仿真对其结构参数进行了优化.根据优化的结构参数制造样机进行实验,实验结果表明:电机输出推力、扭矩幅值大,推力波动、扭矩波动在0.5％以下,验证了电机设计和优化仿真的有效性.     

矿用电动轮车交流传动系统的建模与仿真

矿用电动轮自卸车的交流传动系统是一个复杂的多能域系统,主要由功率变换器和电机组成。采用可调变换器附加导通电阻Ron的方式建立功率变化器开关器件的键合图模型,并以其为基本部件建立功率变换器的键合图模型。根据其建立的模型在所有开关模式下具有同样的因果关系,不需要因为系统模式的变化而重新指派计算因果关系。根据d-q坐标系下电机的等效电路图建立电机的键合图模型,并由键合图模型推导出电机的状态方程。采用MTLAB/Simulink和20-sim软件对功率变换器和电机的键合图模型分别进行仿真,实验结果验证了模型的正确性,说明键合图理论能够用于复杂多能域系统的统一建模。     

新的弱磁算法应用于感应电机的DTC控制

提出了一种新的弱磁算法应用于感应电机的直接转矩控制。基本思想是根据给定转速值与实际机械转速的误差来调节磁通参考值,实现快速的弱磁控制。传统的弱磁控制算法需要计算基速,而提出的新算法不需要知道基速值,并且基本不依赖电机的参数。通过分析直接转矩控制不同时刻的最大转矩,推导出了新的弱磁算法的模型。对提出的算法进行了仿真,并与没有采用弱磁算法的传统的直接转矩控制进行了比较,通过仿真结果可以看出新算法的有效性。     

“天龙一号”机器人的运动学和动力学仿真研究

本文对“天龙一号”五自由度弧焊机器人的运动学和动力学进行了数字仿真研究。文中采用齐次变换矩阵法详细推导了“天龙一号”机器人的运动学方程和求解逆问题的公式,给出机器人运动学和动力学数字仿真的算法及递推公式.最后,通过举例给出了“天龙一号”机器人数字仿真结果。这些仿真结果对评价机器人的性能及校验机器人系统的刚度、强度、电机的功率和转矩、极限速度和抓重都有重要意义.     

基于DSP的异步电机转矩测量仪的设计

根据异步电机的功率流程和计算方法,介绍了一种基于DSP微处理器的电机转矩测量仪.该装置通过测量电机定子电压、电流、功率因数和转速,利用差值计算方法间接计算电机转矩,显示和打印转矩参数.实际应用表明,该转矩测量仪精度高、安装简单,便于某些生产过程的自动控制.     

基于反步法的直流电机鲁棒速度跟踪控制

为实现具有电枢反应非线性和参数不确定性的直流电机速度跟踪控制,采用自适应反步法,设计了鲁棒自适应速度跟踪控制器.首先推导了电机的非线性动态模型并考虑了电机转动惯量及负载转矩的不确定性,然后经非线性变换并利用线性参考模型导出了系统的误差动态方程,基于自适应反步法设计了鲁棒速度跟踪控制器,最后时其稳定性进行了分析证明.     

无轴承异步电机的非线性逆解耦控制

针对无轴承异步电机多变量、非线性和强耦合的特点,采用基于逆系统理论的控制方法对其进行解耦控制.首先简要介绍了无轴承异步电机的基本原理,推导出电机旋转部分和径向悬浮力的数学性型.然后对转矩绕组采用非线性逆解耦控制.而径向悬浮控制所需的转矩绕组气隙磁链值可以在逆解耦控制的基础上通过系统辨识获取,从而实现转子的稳定悬浮.最后...