交流永磁同步电机二自由度PID控制

针对交流永磁同步电机伺服系统对指令跟踪性和抗扰性要求高的特点,采用对二自由度实用型PID进行简化,设计出一个目标值滤波器型二自由度PID控制器,实现交流永磁同步伺服系统的跟踪和抗扰的双优控制;解决了传统一自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在不可兼得的矛盾.仿真结果表明:该方案能解决传统PID存在的缺陷,而且能有效抑制永磁同步电机在低速时产生的转速脉动问题.     

车用永磁同步电机转子静力学和模态分析*

当永磁同步电机高速旋转时,转子会产生较大的离心应力,为了避免转子失效,对电机转子进行静力学和模态分析是十分重要的。以一台最高转速为9000 r/mim的永磁同步电机为研究对象,通过ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得到应力和变形云图,以及固有频率和模态云图,为高速永磁同步电机设计提供了一定参考。     

永磁磁滞同步电机运行特性分析

对一种新型的永磁磁滞同步电机进行了实验测试和理论分析。考虑磁滞内涡效应和磁滞效应,对电机地全面的仿真。实验的测试数据与仿真结果相吻合,这说明仿真模型及作为其理论基础的数学模型的结构是正确的。结合实验和仿真的结果,就永磁体对电磁转矩、电流特性、转速特性的影响进行了深入分析．实验测试的数据以及仿真的结果表明,在稳态电流与同步牵入转矩方面的产滞电机相比永磁磁滞同步电机的性能有明显的改善,它是一种很有实用     

永磁同步电机转子位置辨识研究

传统脉振高频电压信号注入法在估计永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)转子位置时,因无法辨识转子N/S极而存在位置估算可能相反的问题。利用电机磁场的饱和效应,提出了一种新型转子位置辨识方法,通过分析包含转子位置误差信息的二次高频电流分量,对转子永磁体磁极极性进行判别,结合传统方法,准确辨识出转子位置。对一台凸极式PMSM进行了转子位置估计实验,验证了该方法的有效性。     

永磁同步电动机转子系统的模态分析计算

对一般调速永磁同步电机转子系统进行了模态分析,针对表贴式转子结构,分别对其自由状态下,轴承支撑状态下分别进行了模态分析计算,利用ANSYS-workbench有限元软件模拟轴承支撑,并通过调整轴承位置,研究轴承距离转子铁心对称与不对称情况下的模态频率的变化。研究结果表明,相对于转子系统自由状态下的模态频率,轴承支撑会使转子系统模态频率下降,另外,对称轴承支撑更有利于转子系统稳定,使一阶临界转速更高。为高速电机转子的结构优化设计提供一定的依据。     

基于Ansys的永磁同步电机转子振动分析

振动是电机的重要指标,对电机转子进行振动分析为其结构改进和性能优化提供理论依据。运用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机转子进行模态分析,得到该电机转子振动系统的低阶固有频率和模态振型,分析了电机振动特性。通过电机转子模态试验,求得电机低阶固有频率,对比仿真与试验结果,验证有限元分析结果的可靠性。由结果分析可知,研究对象在额定转速下未产生共振,验证了其结构设计的合理性。研究内容对永磁同步电机的设计和优化有一定的指导意义。     

异步起动永磁同步电机特性研究

异步起动永磁同步电机由于效率较普通异步感应电机高,且结构不复杂,可借用现有的普通感应电机定子,只需更改转子结构,因此在现今提倡高效率电机的背景下,具有很大的应用价值。本文对该种类型电机的特性以及工作原理进行了介绍,同时对于影响牵入同步转速的相关因素进行了研究,包括转子端环大小、不同导条面积、不同磁钢牌号和不同电压等因素,以便为该类型电机的设计提供参考。     

大功率高速永磁电机柔性转子系统模态分析

高速电机的转速高、转子细长,与常速电机相比接近临界转速的可能性大大增加,当电机额定转速接近临界转速时,电机会发生剧烈的振动,甚至使转子损坏。大功率高速电机的转子长度远远大于转子直径,很难设计为刚性转子,需要穿越1阶临界转速,工作在1阶临界转速和2阶临界转速中间的安全区域,而这个安全区域的范围却很小,这对大功率高速电机转子系统的动力学设计带来了极大的困难。基于一台1.12MW、18 000r/min的高速永磁电机,对转子系统的动力学特性进行理论分析,对有叶轮和无叶轮状态下的转子模态和临界转速进行计算,分析轴承支承刚度、陀螺效应以及转子主要尺寸对临界转速的影响,并通过样机进行了实验验证,总结了相应的规律,为大功率高速电机挠性转子的设计提供了参考。     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机二自由度PI控制

针对永磁同步电机(PMSM)系统速度环采用传统的PI控制时,无法兼顾转速超调量与响应快速性要求的问题,提出采用二自由度(2-DOF)PI控制策略设计速度环控制器。同时,为减小负载转矩、电机参数变化等扰动因素的影响,将其作为总扰动,利用扩张状态观测器(ESO)进行观测,并基于观测值进行前馈补偿。仿真结果表明,采用所设计的2-DOF PI控制,可以有效减小转速的超调量,提高转速的跟随性能和系统的抗扰动性能。采用基于ESO的2-DOF PI控制,进一步提高了系统的抗负载扰动性能,同时可以实现转速的快速响应和无超调控制。所提控制策略的正确性和有效性得到了验证。     

永磁同步电机转子初始位置检测

详细说明使用带U、V、W相的复合式光电编码器检测永磁同步电机磁极初始位置的原理和步骤。     

高速永磁电机转子系统临界转速仿真研究

采用有限元法建立永磁电机轴承-转子系统动力学模型,在考虑转子离心力和不平衡磁拉力的基础上同时考虑转子系统高速旋转时的陀螺效应,利用ANSYS软件对某高速永磁电机转子进行动力学仿真分析.采用数值计算方法与仿真结果对比,验证了高速永磁电机进行转子动力学分析时考虑陀螺效应的必要性.最后研究采用滚动轴承支撑时不同支撑刚度对永磁电机临界转速的影响,给出提高电机临界转速的工程措施.     

永磁同步电机转子位置检测技术

电机转子位置的精确定位是永磁同步电机(PMSM)控制中的关键问题之一.介绍了PMSM转子位置检测技术的工作原理、实现方法、特点及适用场合.有传感器位置检测技术需要一定的空间位置,增加了系统成本和复杂性,降低了可靠性和抗干扰能力.反电动势无传感器检测技术计算简单、控制有效,但无法估计出转子的初始位置.高频信号注入检测技术的转子位置与转速无关.智能检测技术在高、低速情况下都能很好地估计出转子位置,并具有良好的动态响应和调节能力.     

永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",检测方法对电机参数依赖性低,电流处理算法简单,不需要额外增加硬件电路,检测误差较小,可满足永磁同步电机的平稳起动要求。     

基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

永磁球形多自由度电机研究进展综述

简述了永磁球形多自由度电机的优越性能,首次提出了永磁球形多自由度电机的分类,重点介绍了国内外的永磁球形多自由度电机最新研究进展和研究中遇到的问题,并探讨了永磁球形多自由度电机的发展前景和趋势。最后在三维有限元软件环境中对一种永磁球形三自由度电机的转矩特性进行了仿真计算,给出了仿真结果,对电机转矩特性进行了分析和讨论。     

基于多采样率永磁同步电机模型预测控制

近年来,模型预测控制广泛应用于永磁同步电机(PMSM)控制,针对传统PMSM模型预测控制多是将模型预测控制单独改善速度环或电流环,结构复杂且电机整体改善效果受到制约的问题,设计了一种PMSM单环模型预测控制方法;针对单环模型预测控制在单采样率模式下,速度环与电流环采样频率、控制量更新频率采用相同适合速度环低采样频率,造成速度、电流、输出转矩波动的问题,结合多采样率理论进行改善。通过实验验证,设计多采样率的单环PMSM模型预测控制能够有效改善速度动态响应效果,同时抑制电流、速度、输出转矩波动。     

车用永磁同步电机的电磁噪声特性

电动汽车牵引用永磁同步电机要求具有低速大转矩和高速恒功率的运行能力,低速大转矩运行工作点的大电流和高速弱磁导致的磁场畸变可能会导致作用于电机结构的电磁力幅值增大,容易引发较大的电磁振动噪声,从而影响电动汽车的NVH性能。本文基于Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台20k W车用永磁同步电机的电磁噪声特性。分别建立电机的电磁场有限元模型和定子结构的3D模态有限元模型,通过仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力和电机结构的低阶径向模态频率;从电磁力和电机结构两方面分析可能引发较大电磁噪声的主要来源。通过对电机定子结构的振动响应有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱;最后通过声场的有限元仿真分析车用永磁同步电机的电磁噪声特性。     

压缩机用永磁同步电机转速脉动抑制方法

为改善永磁同步电机(PMSM)驱动压缩制冷系统在低速运行时的转速特性,提出一种基于滑模观测器的控制策略。当压缩机处于变工况运行时,为减小负载转矩突变对PMSM控制系统的影响,提高系统抗扰动性能,使用滑模观测器对负载转矩进行观测,并将观测的转矩进行前馈补偿,以克服转矩瞬态变化对转速控制特性的影响。通过仿真和实验验证了所提控制方案的有效性和可行性。     

基于返步法的永磁同步电机转速控制

为完成伺服电机平稳而准确的转速控制，在深入分析永磁同步电机d、q坐标系数学模型基础上，基于模型和反步法理论设计一种电流环、转速环矢量控制律，该控制律首先根据目标的转速要求设置一个虚拟的q轴输入来控制速度环，其次通过q轴电压输入控制电流环跟踪虚拟q轴输入，同时设定d轴电压输入完成i_d=0控制，该算法在电流环控制设计时通过引入抗扰动补偿项及积分项，彻底消除模型未知扰动带来的影响，因此较以往的经典PI控制方法提高了系统的整体性能，通过仿真验证了该控制律的有效性。