液体媒质超声波电机特性与饱和流速的研究

与一般超声波电机依靠定转子之间的摩擦来传递能量不同，非接触型超声波电机的定转子不直接接触，克服了接触型超声波电机的易磨损、不能长时间工作等缺点，是超声波电机领域的一个新的研究方向。该文介绍了一种基于液体媒质的非接触型超声波电机，其转子浸于液体之中，不与定子直接接触，定子振动所产生的能量，通过液体传递给转子，从而驱动电机旋转。文章给出了电机的结构及工作原理，并且简要介绍了电机驱动电路的实现。该文实验验证了电机的基本运行特性，测定了电机转速、驱动频率和驱动电压之间的关系。实验中发现，在一定范围内，电机中液体旋转速度随定子振动速度的增大而增大，而当电机定子圆环振动速度超过某一特定值后，电机中液体的转速出现了饱和流速现象。文章中对液体饱和流速问题进行了理论分析，证明了液体中声场的非线性是导致饱和流速的主要因素，并通过实验测出了饱和流速与液面高度、液体浓度和非线性参数之间的关系，实验结果与理论分析结果一致。     

基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场

Halbach阵列永磁电机与常规磁体结构电机相比,具有更接近正弦的气隙磁密分布、更大的气隙磁通及良好的自屏蔽作用等特性.因此,Halbach阵列永磁电机具有效率高、体积小、重量轻等优点.本文提出一种Halbach阵列永磁球形电动机,介绍了其基本结构和工作原理,并给出了转子磁极的Halbach阵列充磁规律.以转子4极、每极3块Halbach阵列磁体结构为例,对其磁场进行了分析,得出了磁场三维解析模型,并对磁场沿球坐标ψ和θ两个方向的谐波含量进行了研究.最后采用有限元方法对磁场进行了分析.     

基于绕组电感变化特性的无刷直流电机无位置传感器控制

在具有凸极结构转子的无刷直流电机中,受转子凸极效应的影响,绕组的自感和互感随转子位置呈近似正弦的周期性变化,导致三相端电压在非导通期间的波形随转子位置呈现有规律变化。该文以此出发,分析了非导通相的端点电压在PWM斩波周期内的跳变值随转子位置的变化规律,并阐述了利用此规律进行运行状态下换相位置估计的方法,并与铁心的饱和效应相结合,提出一种新的在静止状态下进行转子位置区间估计的方法。实验结果表明,用所提出的方法能在静止和低速状态下可靠地估算出转子位置,与实际的误差很小,验证了方法的可行性。     

四开关三相无刷直流电机两有效矢量调制电流控制策略

该文提出了一种用于四开关三相(four-switch threephase,FSTP)无刷直流(brushless DC,BLDC)电机的两有效矢量调制(two-effective-vector modulation,TEVM)电流控制策略。FSTP逆变器具有开关数量少、开关损耗小、成本低等优点。但是由于电机c相绕组端点直接与直流母线中点相连,如果采用传统的双极开关调制方法,在模式I和IV下,c相反电动势会使c相绕组与其他两相绕组之间产生环流,从而导致三相电流畸变。为了抑制反电动势对电流的影响,在传统双极开关调制方法的基础上,TEVM电流控制策略通过在每一个开关周期中插入一个调节矢量,控制c相电流平均值收敛于0。该文通过构造李雅普诺夫(Lyapunov)函数证明了TEVM电流控制策略的稳定性,进一步利用2种不同的方法计算得到调节矢量的占空比。实验结果表明,TEVM电流控制策略能够抑制电流畸变现象,控制三相电流为方波,使输出电流具有较好的动态响应和稳态性能,因此该策略能够实现低成本、高性能的BLDC电机控制。     

基于有限元法的液体媒质超声波电机内部声流场分析及饱和流速研究

与一般超声波电机依靠定、转子之间的摩擦来传递能量不同,非接触型超声波电机的定、转子并不直接接触。该文介绍了液体媒质超声波电机的基本结构及运行机理,阐述了电机运行过程中能量传递的基本过程,揭示了液体中的雷诺应力是电机声流场的驱动力。文章基于Kuznetsov非线性波动方程有限元方法,对液体媒质超声波电机内部声流场进行数值仿真。由声场中的液体微粒振动速度计算声流场驱动力,随后在流体域内用有限元法计算液体的流速。仿真中分别考虑了声场衰减、定子驱动电压及声场非线性对声流场驱动力与液体流速的影响。在数值分析的基础上,对电机运行过程中存在的饱和流速问题进行了进一步的分析。实验结果验证了有限元分析的有效性。     

三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略

以中点钳位型三电平逆变器为研究对象,对同步不连续空间矢量调制展开研究,提出一种平均误差电流矢量幅值最小的输出电流优化策略。首先对同步不连续调制开关序列构成原则进行研究,根据各参考矢量所处区域将调制度进行分段,对空间矢量平面进行合理划分。其次依据同步性与对称性原则,确定各调制度区段内的备选开关序列,并将零电平钳位状态开关序列加入备选序列,扩充了备选开关序列集合。最后计算各开关序列对应的平均误差电流矢量幅值,以平均误差电流矢量幅值最小为原则,确定线性调制范围内的最优作用开关序列。仿真与实验结果表明,该优化调制策略能有效降低输出电流谐波畸变率,实现对逆变器输出电流质量的优化。     

基于CAN总线构成的分布式清纱机控制系统

介绍了纺织工程中清纱机控制系统.该系统以具有CAN现场总线接口的87C598单片机为核心构成前端控制器并组成工业局域网,实现对清纱工程的智能控制.此系统运行稳定、可靠、精度满足工艺控制要求.     

基于RBF神经网络的超声波电机参数辨识与模型参考自适应控制

超声波电机(USM)是近年发展起来的一种新型微特电机，与传统的电磁驱动型电机的工作原理截然不同。由于USM具有小型轻量、无电磁干扰、响应速度快、低速大转矩、高保持力矩、高功率密度等诸多优点，因而在光学仪器、办公自动化、汽车专用电器、智能机器人、航空航天等领域具有良好的应用前景。但USM的高度非线性、时变性和强耦合增加了它的控制难度。该文提出一种新的USM自适应控制策略。系统采用双闭环控制，内环用来补偿定子环机械谐振频率的漂移；外环利用径向基函数神经网络(RBFt~)控制器调节USM的驱动频率，实现速度的自适应控制。经实验证明，该控制系统具有响应迅速、适应性强等优点，具有较高的控制精度和较好的稳定性。     

无刷直流电机反电势滑模观测及参数在线辨识

传统滑模状态观测器(SMO)性能依赖于准确的电机数学模型,电机定子电阻及电感参数偏差会对观测结果造成一定影响。针对这一问题,分析了电阻与电感偏差值对观测结果的影响形式;基于Lyapunov 稳定性理论,设计了新型自适应SMO,实现了无刷直流电机( BLDCM) 线反电势观测及定子电阻和电感参数的同时在线辨识。最后,通过仿真与实验验证了理论的正确性,证明了所提方法能够在一定程度上消除参数偏差对观测器的影响,较为迅速准确地辨识出定子电阻与电感值。