不同工况下同步调相机定位筋磁场及感应电动势分析

随着高压直流输电系统对无功补偿设备快速响应能力和设备容量需求的不断加大,大容量新型同步调相机逐渐得到广泛应用。随着容量的增加,同步调相机端部漏磁大大增加。定位筋中的漏磁场中主要为轴向磁密分量,该磁场随着定子电流的交变呈现旋转效应,因此易在定子铁芯定位筋中产生较大的感应电动势,导致放电风险增大,从而降低同步调相机的使用寿命。本文建立了同步调相机端部的三维有限元模型,计算了同步调相机在空载、额定负载和失磁情况下定位筋中的磁密分布,并对比分析了其中的感应电动势大小,为进一步评估定位筋放电风险提供了理论基础。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

基于遗传算法与模糊PID复合控制的电机调速研究

为了加强永磁同步电机调速系统的智能控制,提出了一种基于遗传算法与模糊PID智能控制的永磁同步电机调速控制策略。首先建立永磁同步电机的基本模型,利用遗传算法对模糊PID控制器进行改进,优化其参数选择和提高控制效率,并搭建Simulink仿真模型和实验验证模型。其结果得到:利用遗传算法能够迅速得到模糊PID控制器的最佳匹配初始参数,且在电机启动阶段和突加干扰阶段,遗传改进模糊PID控制系统相比于传统的PID控制系统其转速、转矩以及三相电流输出均表现出更加稳定以及波动更小。系统出现干扰后,在该组合智能控制作用下系统在极短时间内恢复稳定,其动态响应速度显著快于传统PID控制方法。结果表明该基于遗传算法与模糊PID控制系统能够对永磁同步调速系统进行有效控制,进而使系统具有较优异的启动特性和动态稳定。     

复合变指数趋近律的永磁同步电机控制

针对变指数趋近律应用在永磁同步电机矢量控制中出现的抖振以及趋近滑模面较慢的问题,提出一种复合变指数趋近律的控制方法。该方法引入变指数并与加权积分复合,变指数趋近律可使其快速趋近滑模面,加快系统的反应速度;再与加权积分增益结合,能消除滑动阶段抖动切换增益严重的问题。依据所提出的方法,设计了速度控制器,并与变指数趋近律进行仿真比较。仿真结果表明:稳态时,系统转速波动小,静态误差低;负载转矩突变时,系统反应迅速,响应时间短,提升了快速响应能力。     

径向充磁表贴式正弦磁极电机转矩密度最大化研究

本文提出一种利用三次谐波削极,增加径向充磁表贴式正弦磁极永磁同步电机输出转矩而不增加转矩脉动的方法。根据永磁磁极形状可以将表贴式永磁电机分为弧形永磁磁极和面包形永磁磁极。对于所有极槽配合的径向充磁弧形永磁磁极永磁电机,注入最优三次谐波幅值为基波的1/6;但对于径向充磁面包形永磁磁极永磁电机,最优三次谐波幅值随极对数（P）、永磁体厚度和转子半径而变化,因此现有推导的最优三次谐波解析模型是不准确的,对于面包形永磁磁极永磁电机,此模型是无效的。本文推导了径向充磁面包形表贴式正弦磁极注入最优三次谐波幅值解析模型,可以在不提高转矩脉动的情况下最大程度的提高转矩。最后用有限元验证了模型的准确性。     

基于田口法的双余度永磁同步电机优化设计

双余度永磁同步电机有两个余度单元,具有容错率高、体积小、功率密度大等特点,在航空航天、国防、机器人等领域得到广泛应用。针对双余度电机的多目标优化设计问题,基于其典型工作模式,提出二次田口法迭代的多目标优化设计方法。首先,依据双余度度永磁同步电机的应用需求,确定优化目标参数;在初始设计参数基础上,筛选出对目标优化参数影响大的尺寸参数作为优化因子。其次,首次应用田口法筛选出双余度模式下的准最优参数;进而在单余度模式下再次应用田口法对准最优参数进行二次优化;综合两次优化结果确定最终优化参数。最后,通过有限元仿真分析对优化前后的目标参数变化进行验证分析,证明了所提出方法的有效性,也拓宽了对于该类电机的多目标优化设计思路。     

基于MPC的永磁同步直线电机位置控制

文章提出了一种基于连续集模型预测控制的永磁同步直线电机位置控制的方法,以提高永磁同步直线电机位置控制的动态响应性能和稳态精度。传统的级联型三闭环位置控制系统使用PI控制器,虽具有应用简单、适用性强的优点,但是动态响应和稳态精度却受到制约。本文详细阐述了MPC的控制原理和设计方法,在Matlab/Simulink下搭建了相应模型进行仿真验证。仿真表明,模型预测控制具有良好的动态性能和稳态精度。     

环面槽球笼式同步万向联轴器共轭曲面原理

采用共轭曲面原理对应用广泛的环面槽球笼同步万向联轴器,进行了分析;建立了球笼万向轴器实现同步运动时,各接触面的运动关系、曲面方程以及共轭运动关系,推导出了球笼万向联轴器瞬时同步的必要充分条件为两对啮合付的偏心值ε1T=ε1的结论.