基于组合算法的混合励磁磁通切换电机最大转矩铜耗比控制

混合励磁磁通切换电机(HEFSM)具有永磁磁通切换电机和混合励磁同步电机的优点,通过调节励磁电流实现了调节气隙磁场的目的,这类电机在工业界尤其是电动汽车领域有着广泛的应用前景.该文提出一种针对HEFSM全速范围的优化最大转矩铜耗比(MRTC)控制策略.在低速恒转矩区域,采用优化的励磁电流来提高带负载能力,使铜耗最小,相...     

并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统功率角线性控制策略

研究并实现了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统。所提并列式混合励磁磁通切换电机拓扑在实现优良的磁场调节能力和故障灭磁能力的同时,避免了永磁体的短路和退磁。针对传统"调磁调压"控制策略动态能力差、电流谐波大以及直接转矩控制静态性能一般的不足,提出了功率角线性控制算法。该算法通过建立转矩与功率角的直接线性关系,在无电枢电流闭环环节的条件下,实现对功率角的直接线性调节,同时研究了能提高恒功率区域转矩输出能力的励磁电流调节方法。搭建了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统实验平台,进行对比实验。实验结果表明,与直接转矩控制算法相比,采用功率角线性控制算法后电机转矩脉动、磁链纹波以及电流谐波含量均减小了,且采用该控制方法后,电机的动态性能良好。     

弱磁型混合励磁磁通切换电机的结构与原理分析

针对永磁磁通切换电机的调磁难问题,提出一种H型混合励磁磁通切换电机。励磁绕组位于H型定子铁心单元的中间轭部,继承了永磁磁通切换电机的优点。介绍了电机的结构与工作原理,特别地对比讨论了磁路饱和时的调磁现象。从励磁磁通路径出发,分析了不同转子极数对电机弱磁能力的影响。有限元分析结果表明:该电机不仅继承了永磁磁通切换电机的优点,而且具有较强的弱磁能力,能够获得较高的定子磁链,无需额外铜耗就可获得最大的输出功率。     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

容错型混合励磁磁通切换电机的模型预测控制

为了提高电机驱动系统的带故障运行性能,实现电机的最小铜耗容错运行,提出一种基于模型预测控制算法的容错型混合励磁磁通切换(FTHEFS)电机容错控制方法。以1台6/13极FTHEFS电机为控制对象,针对电机单相绕组断路故障,基于三相四桥臂逆变器拓扑,分别对模型预测转矩控制和无差拍模型预测磁链控制算法下的最小铜耗容错控制方法进行研究分析,并对所提容错控制方法的可行性和有效性进行验证。研究结果表明:两种控制方法均能使故障前后转矩、转速和定子磁链保持不变,同时降低故障后的电机铜耗,保证系统稳定运行。与模型预测转矩控制相比,无差拍模型预测磁链容错控制能够在降低开关频率的同时减小故障前后的磁链脉动。     

混合励磁分块转子磁通切换电机电磁特性分析

为了提高电励磁转子分块式磁通切换电机转矩密度和功率密度,提出一种混合励磁分块转子磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入径向充磁的永磁体,提高了电机的转矩密度和功率密度。介绍了电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计。通过有限元仿真得出静态永磁磁场分布、永磁磁链、反电势和定位力矩。与典型混合励磁磁通切换电机的调磁磁性能进行对比研究。有限元仿真结果表明:混合励磁分块转子磁通切换电机具有高转矩密度、高功率密度、强容错能力、强调磁能力,适合用于启动发电系统。     

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机（flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM）是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。     

新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的变结构磁路模型

为使磁通切换型磁阻电机(flux switching motor,FSM)兼具节电效果与励磁调节能力,提出一种新型单相混合励磁磁通切换型磁阻电机(hybrid excitation flux switching motor,HEFSM),其由励磁绕组与永磁体共同提供励磁磁动势,结构独特,磁路复杂。同时,提出一种适用于该电机静态特性分析的磁路模型建模方案,包括适用于结构变化的气隙及铁心磁阻确定方法,同时避免了重新列解磁路方程,求解方程时对磁化曲线进行插值处理,使得铁心的磁导率为非线性,更加贴合实际情况。设计制作了样机,进行了有限元仿真与实验研究。仿真、实验结果与所建模型计算结果对比表明,所建立的模型能够较好的反应电机的实际特性,为该类电机的设计、分析提供了参考。     

新型电励磁磁通切换电机励磁绕组结构分析

励磁绕组连接方式对电励磁磁通切换电机电磁特性影响很大。对所提出的2种新型电励磁磁通切换电机,分析了其工作模式和“磁通切换原理”,利用有限元分析方法比较了2种电机的电磁特性：定子磁链、反电势、气隙磁密、定位力矩、电磁转矩、转矩密度。重点比较了励磁绕组连接方式对电机漏磁和功率密度的影响。结果表明,电励磁磁通切换电机具有较高正弦度的双极性磁链和全周期工作模式,适合运行在无刷交流场合。拓扑2具有更小的漏磁和更高的励磁电流利用率,其转矩密度为拓扑1的2倍。分析结果为所提出电励磁磁通切换电机在航空起动／发电机系统、风力发电系统等领域的应用提供了理论背景。     

混合励磁磁通切换电机电磁特性分析与实验验证

混合励磁磁通切换电机通过调节励磁电流进而可以调节气隙磁场的大小,因此在电动汽车等工业控制领域有着较为广泛的应用前景。本文首先介绍12/10极HEFSM的拓扑结构,介绍了磁通切换和混合励磁的工作原理,接着利用Ansys/Maxwell软件建立电机的有限元仿真模型,对电机的磁场分布、磁链、反电势和转矩等电磁特性进行了仿真分析,研究了过饱和效应对HEFSM电磁特性的影响。结果表明:励磁电流在一定范围内对电机的电磁特性有明显的调节作用。并对电机不同工况下反电势进行测量,与有限元仿真结果进行比较,证明了电机有限元模型的正确性。     

定子错位型混合励磁轴向磁通切换电机容错控制策略研究

定子错位型混合励磁轴向磁通切换(twisted-stator hybrid axial field flux-switching,TS-HAFFS)电机,具有轴向尺寸短、转矩密度大、调节范围宽、容错能力强等优点,适用于电动汽车驱动系统。为提高电驱动在系统故障状态下的运行性能,基于一台三相6/10极TS-HAFFS电机,提出一种基于恒定磁动势法的励磁绕组容错控制策略,并分别对电枢绕组容错策略和励磁绕组容错策略下TS-HAFFS电机控制系统进行仿真研究与实验验证。仿真与实验结果表明,单相绕组开路故障时2种方法均可维持电机转速、转矩基本不变,保证系统带故障运行的稳定性。相比于电枢绕组容错策略,采用励磁绕组容错控制的TS-HAFFS电机容错控制系统具有更广泛的应用场景和更好的系统性能,适用于电动汽车调速控制。     

间接矢量控制系统中磁场电流的优化选择

对感应电机弱磁过程中磁场电流的选择进行了优化,同时考虑高速区铁耗的影响,对其进行线性化补偿.磁场电流大小的选择在间接矢量控制系统中具有非常重要的意义,尤其在弱磁过程中,磁场电流的不合理选择会降低电流的利用率,使系统输出转矩减小,带载能力减弱,在弱磁区的恒功率运行范围缩短,对升速的快速性也有影响.根据电流、电压利用最大化的原则,对磁场电流进行优化选择,同时,对铁耗在高速区的影响进行了分析,并且提出了线性化的补偿方法.最后,通过基于DSP的全数字主轴驱动器进行了物理试验,试验证明磁场电流的优化和对铁耗的补偿是可行的,而且对主轴驱动系统性能的提高是非常显著的.     

永磁同步电动机矢量控制的研究与分析

利用MATLAB仿真软件建立了两种常用的永磁同步电动机矢量控制方案的仿真模型,即id=0控制和最大转矩/电流控制。从控制算法、功率因数、对参数的鲁棒性等方面比较了两种控制方案各自的优缺点。研究表明,最大转矩/电流控制算法复杂,对参数的鲁棒性不高,但在功率因数方面要高于id=0控制。给出了两种控制方案的仿真结果。     

永磁同步电动机矢量控制的研究与分析

利用MATLAB仿真软件建立了两种常用的永磁同步电动机矢量控制方案的仿真模型,即id=0控制和最大转矩/电流控制。从控制算法、功率因数、对参数的鲁棒性等方面比较了两种控制方案各自的优缺点。研究表明,最大转矩/电流控制算法复杂,对参数的鲁棒性不高,但在功率因数方面要高于id=0控制。给出了两种控制方案的仿真结果。     

基于虚拟电压矢量的磁场定向控制策略研究

针对双三相永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中定子相电流的谐波问题,在采用传统两矢量空间矢量脉宽调制算法的基础上,提出基于最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法的磁场定向控制策略。其次,针对最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法计算量大,设计复杂的问题,又提出了基于虚拟电压矢量的空间矢量脉宽调制算法的改进型磁场定向控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证所提出的改进型控制算法策略的有效性。     

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的研究

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchmnous Motor,简称PMSM)以其高效率、高功率因数等优点,在工业领域得到了广泛的应用.以PMSM为控制对象.详细分析了矢量控制原理和直接转矩控制原理,并且0利用DSPTMS320F2812.分别针对PMSM的矢量控制和直接转矩控制进行了实验系统的验证.实验结果表明,PMSM的矢量控制响应平滑.具有与直接转矩控制同样迅速的响应,但直接转矩控制的转矩和磁链脉动明显.     

基于单电阻电流采样的矢量控制算法研究

在电动机交流调速的闭环调速控制方案中,对电动机电流的采样是一个非常重要的环节。在低成本应用场合,为了降低控制成本,减小体积,根据母线电流和电机相电流的关系而形成的单电阻电流采样及相电流重构方法具有很大的竞争优势。分析了一种可以实现全区域单电阻电流采样及相电流重构的方法,在结合异步电动机矢量控制的基础上对此单电阻电流采样方法进行了仿真及实验研究,实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

基于支持向量机的逆变器控制策略的研究

针对逆变器系统的本身特点,提出一种基于最小二乘支持向量机的前馈学习控制策略,该控制结构由前馈控制和反馈控制两部分组成,在该控制算法中,利用最优控制理论来整定PID控制器的参数,并采用最小二乘支持向量机作为前馈学习控制系统中的函数逼近器来建模逆变器的逆动态,仿真实验表明所设计的控制策略有效地提高了逆变器的抗负载干扰的性能.