混合磁路电机的哈密顿建模与控制

针对电机传统控制策略对参数变化敏感等问题,从能量的观点出发,将哈密顿能量系统理论应用于混合磁路电机,将混合磁路电机数学模型表示成了广义耗散哈密顿系统的形式,给出了混合磁路电机的哈密顿能量函数,设计了混合磁路电机的非线性稳定控制器和负载观测器。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制律的有效性。     

混合磁路多边耦合电机的基础研究

在永磁感应子式电机中,由于铁芯叠片间隙的影响,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布不均匀的问题进行了补偿。     

混合磁路多边耦合电机的方案

分析了混合式步进电机气隙磁场的特点,对其优化设计问题进行讨论,并提出一种混合磁路多边耦合电机的方案。     

磁悬浮系统的哈密顿建模和无源控制

针对磁悬浮系统非线性特点,采用端口受控哈密顿系统理论与无源性控制原理研究磁悬浮系统的建模和控制。将磁悬浮看作能量变换装置,从能量平衡角度推导出单自由度磁悬浮系统的端口受控哈密顿模型。在哈密顿结构基础上,引入结构互联和阻尼配置,给出闭环系统期望的哈密顿函数,设计了磁悬浮系统的无源控制器。设计中直接采用哈密顿函数作为存贮函数,保证了数学严密性,且使系统在满足无源性的条件下达到要求的性能,具有明确的物理意义。仿真结果表明,系统能够快速响应,并且对负载的变化具有很强的抗干扰性能。     

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。     

定子励磁型混合磁路直线旋转永磁电机磁路设计与实验研究

针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运动磁场共用定、转子磁路。永磁体设置在定子上,动子上既无绕组也无永磁体,动子结构简单坚固,重量轻,具有转矩惯量比高、动态响应速度快、可靠性高等特点;定子同时设置有直线与旋转两套绕组,直线和旋转运动控制独立,降低两自由度驱动控制的复杂度。分析该类电机的运行原理和结构特点,探讨混合磁路特征,构建该类SEHMC-LRPM电机的解耦等效磁路模型,实现该类电机的磁路设计。在此基础上,基于3D有限元方法分析混合磁路与两自由度耦合磁场,揭示两自由度磁场与电机磁场分布、空载和负载特性的关系。最后,加工制造样机,并进行实验研究,验证该电机结构的有效性和理论分析的正确性。     

混合磁路多边耦合电机转子位置检测策略

为了研究简单有效轴径向气隙混合磁路多边耦合电机转子位置检测方法,根据电机的结构和参数特点,在轴向线圈局部磁网络模型的基础上对轴向励磁绕组的反电动势进行了分析,导出双侧绕组反电动势与转速和电机位置的关系式,为实现该电机转子位置传感提供了理论依据。在此基础上提出了新的位置测量方案,在无位置传感器的前提下,能够快速确定电机实际位置。通过实验和仿真证明:该方法具有运算量小、无需电机具体参数、受径向电流影响小及抗干扰能力强的优点,可以实现轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的无位置传感器控制。     

基于端口受控哈密顿系统理论下的永磁同步直线电机无源控制

针对面装式永磁同步直线电机(SPMSLM)在负载阻力已知恒定和未知的情况下,采用端口受控耗散哈密顿(PCHD)方法,对面装式永磁同步直线电机进行建模,给出了闭环期望哈密顿函数,并配置了期望的互联与阻尼矩阵,设计了系统的控制器,并且在负载阻力未知时,设计了观测器,然后分析了系统平衡点的稳定性。仿真结果表明文中所提出的方案对负载阻力已知恒定和未知的情况具有很好的位置跟踪性能、很好的抗扰性能和很强的鲁棒性。     

基于端口受控哈密顿系统模型的带恒功率负载的Buck变换器控制

采用端口受控哈密顿系统方法和无源性控制理论,建立带恒功率负载的Buck变换器的哈密顿模型,分析了Buck变换器控制系统平衡点的稳定性问题,并设计了控制器。仿真结果表明,通过对控制器参数的适当调整,控制系统可以获得较好的动态和稳态性能。     

基于无速度传感器永磁同步电动机PCH速度控制

基于模型参考自适应(MRAS)的转速估计原理,提出了一种永磁同步电动机(PMSM)的无速度传感器控制方法,该方法以PMSM本身作为参考模型,将含有待估计参数的模型作为可调模型。根据两个模型状态变量的不同,通过一定的自适应调节机构,得到转子速度的估计值。然后利用端口受控哈密顿(PCH)系统方法,建立PMSM的PCH模型,根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理,设计了隐极式PMSM的无传感器速度控制器。最后通过Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果表明,该控制系统具有很好的转速跟踪和速度估计的性能。     

新型混合励磁同步电机分区控制系统分析与设计

混合励磁同步电机综合了永磁电机和电励磁电机的优点,具有显著的宽调速特征。该文根据混合励磁同步电机的结构特点,结合空间电压矢量控制,提出了混合励磁电机的一种宽调速控制新方法。该控制方法在分区控制的基础上,低速区结合电机铜耗最小原理,高速区保持反电势q轴分量恒定,对不同运行区域分别采用不同的控制策略,使电机在整个运行区间都能表现出良好的性能。由于在高速区采用了励磁电流和d轴电流弱磁相结合的方式,使用该类调速系统比现有文献单纯采用励磁电流弱磁调速具有更宽的调速范围。实验表明,所设计的混合励磁同步电机宽调速系统,在低速区增磁运行时,通过调节励磁可以将转矩输出能力提高约1/3;高速区弱磁运行时,可将最高转速提升约1.5倍。     

混合励磁同步电动机分段弱磁控制

针对混合励磁同步电动机在高速区的弱磁运行特点,首先推导出其弱磁调速过程中保持平稳运行的电流变化关系,然后在此基础上提出了一种采用模糊控制与粒子群优化算法分阶段电流调节的效率最优控制方法。该控制方法的基本思想是,当电机处于弱磁调速过渡阶段时,通过模糊控制器对电流进行初步调节,使其迅速起动或进行状态调整,获得较高的动态性能;当电机进入稳态运行阶段后,以铜耗最小化为目标,采用粒子群优化算法对电流进行进一步调整,使其实现效率最优化控制。最后,通过仿真与实验结果分析验证了上述控制方法的有效性。     

复合励磁同步调速电动机的研究

复合励磁同步调速电动机是一种能够解决电动机在低速时难以实现大转矩输出、高速时难以实现恒功率输出问题的新型电动机.该电动机的转子由两部分组成.--永磁体部分和辅助电励磁部分,它们同轴向安装,共用一个电枢绕组.本文对这种电动机的结构特点、工作原理、电磁设计进行了分析.通过实验表明,这种电动机具有过载能力强,在满足转矩要求下有较宽的调速范围,可靠性和稳定性好等特点.     

永磁同步电机控制系统的哈密顿建模与仿真

采用哈密顿系统理论对永磁同步电机进行建模与速度控制。首先,应用端口受控哈密顿系统理论,建立了永磁同步电动机的非线性数学模型,设计了系统的控制器和负载转矩观测器,分析了系统平衡点的稳定性。在Matlab/Simulink中,搭建PMSM哈密顿控制系统的仿真模型。仿真结果表明,所提出的方案对负载扰动和定子电阻变化具有很强的鲁棒性。     

混合励磁同步电机新型矢量控制算法研究

在速度分区控制的基础上提出一种混合励磁电机矢量控制算法,该方法综合考虑了负载转矩、励磁电流及母线电压对弱磁基速的影响,在线动态计算弱磁基速。在弱磁区,保持气隙合成反电势恒定,利用励磁电流和d轴电流共同弱磁升速。采用Matlab/Simulink仿真软件建立混合励磁同步电机控制系统,对所提算法进行验证。仿真结果表明该算法可实现混合励磁电机低速大转矩和高速宽调速范围运行。     

基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真

文章分析了同步发电机励磁调节系统数学模型，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型。在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。     

永磁电励均匀混合式直线同步电机设计

本文介绍了一种新型永磁电励均匀混合式直线同步电机,分析了其等效磁路以及推力表达式,阐述了这种电机的设计要点.最后,给出了与普通电励磁直线同步电机的对比试验结果.     

基于PIC单片机的同步电动机晶闸管智能励磁控制系统的设计

介绍了利用PIC1 6F877单片机控制的同步电动机晶闸管智能励磁控制系统 ,给出了系统的主要功能、硬件结构及软件流程     

采用模糊控制实现的混合式同步电动机闭环控制

针对两相混合式同步电动机非线性、强耦合的特点，提出了采用模糊控制作为速度外环控制器，采用矢量控制作为电流内环控制器的结构。考虑到控制系统调节的快速性以及系统的稳态特性，提出了参数自调整的模糊控制策略。同时将仿真结果与普通模糊控制算法以及经典PID控制算法进行比较，可以看出采用参数自调整的模糊控制算法具有较好的动、静态特性。     

混合励磁电机的技术现状及新进展

在永磁电机的基础上,增设电励磁绕组,以辅助调节永磁磁场,形成混合励磁电机,融合了永磁电机和电励磁电机的优点,应用前景广阔。介绍了混合励磁电机的调磁原理;从电机原型的角度,分析了混合励磁电机的发展思路;以励磁方案为着眼点,提出了一种混合励磁电机的分析方法;结合混合励磁电机的电磁特性,研究了混合励磁电机应用于汽车、风力发电和航空航天等领域的控制方案和系统结构;提出了混合励磁电机技术的研究思路,展望了混合励磁电机的发展趋势。