直流励磁凸极同步电机饱和分析及其矢量控制

随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统的线性电流模型无法准确辨识电机磁链,因此凸极同步电机磁链观测模型中必须考虑饱和效应的影响。针对凸极同步电机转子结构不对称,通过实验得到的d轴饱和曲线无法完整表述电机的饱和效应,本文采用了一种q轴折算思想,将凸极同步电机转化为隐极同步电机,同时引入稳态饱和电感、动态饱和电感及交叉饱和电感。并在此基础上提出了考虑磁场饱和效应的凸极同步电机混合气隙磁链观测模型及其矢量控制策略。仿真和实验结果表明所提直流励磁凸极同步电机矢量控制解决方案具有优良的控制性能,以及很高的理论与应用价值。     

无轴承同步电机通用旋转磁悬浮力模型研究

解析了无轴承电机的通用电感模型,导出了通用同步速旋转磁悬浮力模型.该通用模型可同时适用于凸极型转子和圆柱型转子无轴承同步电机,仿真验证了模型的正确性和有效性.     

基于VBR的永磁同步电机节点建模方法研究

大规模电力电子分布式电源与电力电子装置的接入将使电网特性逐渐电力电子化，进行电磁暂态仿真时，将电机模型采用节点法进行建模可以将其作为1个电路元件对整个电力电子系统整体进行建模仿真，提高了仿真效率。voltage-behind-reactance(VBR)建模方法通过将电机建模为电阻–电感–反电势的节点模型，具有直接的电机–外电路接口，但是该方法并不适用于转子结构不对称的凸极式永磁同步电机。针对该问题，文章首先推导基于扩展反电势的凸极式永磁同步电机的数学模型，并提出一种隐显式混合数值积分方法以解决该模型扩展反电势微分项求解的问题。对比了多种建模方法的准确性及运行效率，仿真结果表明，所提模型具有较高的仿真精度与运算速度，且在较大的仿真步长也能够保持稳定，可以准确、高效地应用于包含凸极式永磁同步电机的电力电子系统暂态仿真。     

凸极同步电机的S函数仿真模型研究

研究基于Xad标么值系统下凸极同步电机的数学模型,按照Simulink S函数的要求,导出凸极同步电机的仿真模型。利用AMZ 2000QM16 PNB型同步电机参数,对其起动过程和运行特性进行仿真实验。该建模方法间接,求解精度较高。仿真结果验证了模型建立的正确性和实用性。该模型为进一步深入研究凸极同步电机控制系统提供方便。     

磁极非均匀分布同步电机的理论与计算（一）

本文研究对象是两种典型的磁极非均匀分布的同步电机；转子采用大小极不等距方案的双速凸极同步电机及采用移动磁极方案抑制谐波的水轮发电机，这种电机的基本特点在于磁极的几何中心与主波的物理中心不重合，本文介绍磁极非均匀分布同步电机的统一模型，该模型具有Ｐ对极，进而双反应理论拓宽，使其适合具有Ｐ对极的磁极非均匀分布的模型电机。     

凸极同步电机V形曲线的解析计算

同步电机V形曲线能表明同步电机在大电网上运行时如何合理地调节电机的无功功率输出,是同步电机的重要运行特性曲线。已有文献的理论分析和推导大都限于隐极同步电机,对凸极同步电机V形曲线的理论分析推导较少。对凸极同步电机应用其功角方程和稳定条件,通过求解关于sin2q和sinq的3次方程的方法,分别就凸极同步电机稳定极限、功率因数、功率角的计算进行分析,得到了凸极同步电机V形曲线的解析表达式以及同步电机在cosj为定值时IM关于If的解析公式。利用计算机的高速运算能力可以迅速获得V形曲线。该方法可以推广到隐极同步电机。     

反凸极永磁同步电机弱磁特性分析

提出一种新型反凸极永磁同步电机,利用转子永磁体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩,同时正向电流可有效提高永磁体的工作点。高转速运行电机可以使用相对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通,实现弱磁升速,有效扩大电机的弱磁范围。建立新型反凸极永磁同步电机的直交轴磁路模型,分析新型反凸极永磁同步电机电磁转矩特性和弱磁特性,并进行有限元分析。理论分析结果与仿真计算分析结果相吻合,验证了反凸极永磁同步电机弱磁的有效性和可行性。     

脉振高频电压注入PMSM凸极特性实验检测研究

针对传统方法在研究永磁同步电机不同工作点下的凸极特性及分析其受交叉饱和效应影响的程度时通常采用耗时巨大的有限元仿真分析或复杂繁琐的实验方法的问题,提出了一种较为简便的永磁同步电机凸极特性实验检测方法。依据旋转坐标变换理论,通过向转子锁死的永磁同步电机注入脉振高频电压信号,解调高频响应电流信号,可以快速测得不同工作点下电机的凸极特性。通过对一台内置式永磁同步电机的实验研究验证了该方法的可行性,实验结果表明该方法能够准确检测不同工作状态下电机的凸极特性并分析由交叉饱和效应造成的交叉饱和角的大小。     

大型水轮发电机回路参数的有限元计算

提出了参数化有限元网格生成技术分析凸极同步电机磁场并计算定转子回路参数,采用该技术能方便地对任意尺寸,极对数和绕组形式的大型凸极电机进行分析,大大减少了有限元前处理的工作量。     

反凸极永磁同步电机及其控制技术综述

反凸极永磁同步电机的直轴电感大于交轴电感,与传统正凸极永磁同步电机相比,具有恒功率调速范围宽、过载能力强、空载反电动势低和永磁体不易退磁等特点,在数控机床主轴系统和电动车驱动系统等调速范围要求高的场合中具有广泛应用前景。文中针对反凸极永磁同步电机本体结构和电流控制技术发展现状两方面进行综述。总结反凸极永磁同步电机的特点;分析国内外径向磁场和轴向磁场反凸极电机的结构特点和电磁特性,归纳出其共性规律和个性差别;阐述目前该类电机的电流控制技术;对该类电机及其控制的主要研究方向进行展望。     

考虑饱和效应凸极同步电动机矢量控制

通过闭环复合磁链观测器,可获得优良的气隙磁链观测效果.基于此,提出一种考虑饱和效应的凸极电机数学模型,利用DSP2812为核心的同步电机实验平台,完成了同步电机矢量控制实验.实验结果表明,基于所提出的气隙磁场定向矢量控制系统具有高性能动静态特性,利用此处建立的饱和数学模型分析和控制同步电机,在磁场饱和非线性时,同步电机...     

单相永磁同步电动机的一种研究方法

在单相电力拖动装置中,使用单相永磁同步电动机替代传统的单相异步电动机是发展的必然趋势,然而目前单相永磁同步电动机的相关研究文献较少.本文基于简化的等效磁路、等效电路模型,利用电压迭代法编写出单相永磁同步电动机的设计软件SPPMSM v1.0,该软件的设计结果很好的满足了样机的设计技术要求.然后采用Ansoft公司的Maxwell软件,建立了单相永磁同步电动机(SPPMSM)的系统仿真模型.在所建立的模型基础上,对单相永磁同步电动机的基本特性和运行性能进行了仿真研究.仿真结果可以用来指导这种新型电机的设计.     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

基于实测定子电流的表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法

利用实测定子电流计算转矩波动系数有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。针对采用d-q轴数学模型、矢量控制的表贴式永磁同步电机,考虑永磁同步电机定子电流基波、谐波与转子磁场基波、谐波的相互作用对转矩波动的影响,推导出转矩解析计算模型。实测定子电流以及转子磁场进行傅里叶分析,确定主要谐波阶次以及转矩波动的主要阶次。依据对实验实例的分析,提出了利用实测定子电流计算永磁同步电机转矩及其波动系数的方法。结果表明能够用于实时监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动系数。     

永磁同步直线电机单齿切向电磁力分析

永磁同步直线电机是新一代高效高精度电子设备、数控机床等机电产品中最具代表性的先进电机技术之一。构建了永磁同步直线电机模型,不考虑边缘效应,建立了电机初级齿部所受单齿切向电磁力数学模型,并利用有限元分析软件对电机单齿切向电磁力和局部齿槽电磁力进行仿真计算。最后利用ANSYS Workbench平台对电机的模态和振动加速度进行计算,验证了切向电磁力在振动分析中的重要性。结果表明,局部齿槽电磁力波动是单齿切向电磁力产生振动的重要原因,通过合理调整电机初级齿部磁场分布,可以有效减小电机的振动,为该类电机的设计和优化提供了参考。     

脉振磁场永磁低速同步电动机起动特性的研究

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的永磁同步电动机,能够实现自起动。但随着负载转动惯量及载荷增大,起动困难,甚至失败。然而,一定间隙与弹性环节的存在,能改善电动机带载起动特性。为此,本文从理论和实验两方面研究了该连接方式下脉振磁场永磁低速同步电动机的起动特性。     

二相混合式步进电动机矢量控制伺服系统

推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性,指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的控制策略来研究、设计。     

Current Control Method of Achieving Wide‐Range Power Driving for Linear Synchronous Motor with Half‐Wave‐Rectified Self‐Excitation

In a previous paper, we proposed a novel linear synchronous motor with half‐wave‐rectified self‐excitation. A long‐stator‐type linear synchronous motor was built and its performance was verified by experiments. This paper presents a new current control method for the linear synchronous motor in order to achieve a wide range of speeds and high‐power operations. First, we propose a current control method for high‐thrust operation in the constant‐thrust region. This operation is realized by using the reluctance thrust resulting from the saliency of the linear synchronous motor. We also propose a control method that maximizes the ratio of the thrust to the voltage; this method can be used to expand the operating range. Wide‐range‐speed operation can be achieved by applying this new control method along with field‐weakening control. The thrust and operating characteristics of the proposed control methods are estimated by performing experiments and coupled electric and magnetic analysis.     

LCI驱动同步电机调速系统中转矩脉动的工程计算方法研究

LCI(Load Commutated Inverter)驱动的同步电机调速系统在大容量的调速场合仍有着广泛的应用,而谐波电流引起的脉动转矩是这类系统中不可忽视的一个问题.在计算脉动转矩时,传统的时域方法存在着计算速度慢,收敛困难,不易得到转矩的频谱分布等缺点.本文提出一种计算LCI驱动同步电机调速系统脉动转矩的工程方法,从频域的角度出发,应用开关函数调制理论建立了晶闸管三相桥及整个六脉渡LCI驱动同步电机调速系统的数学模型.基于该模型可以求得系统中各次电流谐波的精确值,进而可以求出电磁转矩及其频谱分布.针对一般的调速系统,对上述模型进行了简化,保证了系统精度,并提高了运算速度.计算结果证明该方法与传统时域方法相比,具有很高的精度,并可以大大提高计算速度.