基于卷积神经网络的直线同步电动机电枢绕组故障诊断

通过绕组函数理论对直线同步电动机进行分析,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的直线同步电动机故障诊断方法。从直线同步电动机的数学模型出发,基于绕组函数理论对电动机正常状态和匝间短路故障状态进行仿真,对电流波形图进行快速傅里叶变换(FFT)得到不同状态的数据集。利用CNN中的GoogLeNet网络结构,在保持网络空间维度的同时不增加故障诊断的计算量。将数据集输入到网络模型进行故障诊断,仿真结果表明GoogLeNet网络结构对直线同步电动机电枢绕组的短路故障识别率达到了96.5%以上。     

全封闭大功率永磁牵引电机的温度场数值计算

为研究全封闭大功率永磁牵引电机额定工况下的稳态温度场,以一台额定功率为815 kW的永磁同步牵引电机为研究对象,依据成型绕组槽部导热模型,建立了整机三维温度场共轭传热计算模型。考虑旋转磁化、冲压过程和磁密高阶谐波对定子铁耗的影响,以及水套-定子铁心间接触热阻抗对电机温升的影响,采用Fluent软件对电机额定工况下的稳态流场与温度场求解,使用电阻法和埋置检温计法（ETD）测得电机在额定工况下绕组的平均温升、铁心测点和绕组端部测点局部温升,绝对误差分别为-3.7 K、-0.3 K和7.6 K。进一步分析了电机水路和内风路流场分布特性、水套-定子铁心间接触间隙对绕组平均温升的影响以及槽内绕组附近的温升分布情况,最后提出了该类电机冷却系统设计优化方向。     

机动车辆装载问题的一种混合遗传算法实现*

针对货物装载地和运送目的地均已确定情况下的车辆装载问题,给出了基于遗传算法求解的数学模型,并对基本遗传算法的各个算子针对问题的特点提出了改进方法,同时引入启发式策略,形成了一种混合遗传算法.该算法的特点是各个算子都以提高算法收敛速度和解的最优性为目标,同时种群大小是动态变化的,以求在保证群体多样性的同时加快收敛速度.实验结果表明,该算法对求解此类问题是有效的.     

精确定位的高带宽新型音圈电机驱动器研究

为了在极高磁道密度（TPI）的硬盘中快速寻道定位、读取数据,研发了一种新型高带宽驱动器组件.该新型高带宽驱动器的音圈电机（VCM）具有独特的音圈结构和磁极（体）排列.在电磁设计中,应用三维有限元分析法（FEA）对一些关键电磁参数及主要结构尺寸进行了优化;预测了系统的动态性能.分析表明,新型音圈电机驱动器产生的电磁力形成了纯力矩,降低了轴承和轴上的反作用力,与传统驱动器相比,更好地抑制了影响伺服带宽的横向准刚性体震动模式（QR模式）,使驱动系统能在高TPI下快速跟踪和精确定位.实验测试了系统的频率响应特性,与理论设计符合得较好.     

基于断电后残余电压的感应电机定子故障诊断

为了提高感应电机定子绕组故障诊断的准确性,提出了一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的故障诊断新方法.选取断电后零序电压的基波分量作为定子故障特征,可有效避免电源不平衡和负荷波动的影响,直接反映电机定子的不对称度.利用Hilbert-Huang变换中经验模态分解(EMD)方法对断电后的零序电压进行了分解,提取出基波分量,通过计算其均方根值可以诊断出电机定子绕组故障.在一台4 kW的感应电机上进行的实验证明了该方法的可行性和有效性.     

可控励磁直线同步电机磁悬浮系统合成模糊控制的研究

可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统具有非线性以及扰动不确定性的特点,采用模糊PID控制具有很强的针对性,然而,模糊PID控制器为三输入单输出控制器,其规则数太多,使得控制器设计非常复杂。因此,对可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统提出合成模糊控制。研究可控励磁直线同步电机的结构,建立磁悬浮直线同步电机的数学模型。合成模糊控制器采用模糊PD控制器和模糊积分器的合成构成模糊PID控制器,在减少模糊控制规则数的同时提高磁悬浮控制系统的稳态精度,因此分别设计模糊PD控制器和模糊积分控制器,包括模糊化、模糊推理、去模糊化等。在MATLAB中建立可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统的仿真模型并进行仿真研究。结果表明合成模糊控制器具有良好的控制效果,可以减小稳态误差提高控制精度。     

基于三矢量模型预测电流控制的共模电压抑制策略

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中存在的共模电压高、电流脉动大的问题,提出将无零矢量调制(NSPWM)方法与三矢量模型预测电流控制算法结合进行控制。已有的单矢量模型共模电压抑制策略电压矢量方向固定,可选矢量范围有限,电流脉动仍较大。而三矢量模型预测电流控制共模电压抑制策略基于NSPWM在每个扇区利用3个非零矢量合成目标电压矢量,矢量范围覆盖广。结合无差拍电流控制,在实现共模电压抑制的同时,还能减小电流脉动,提高系统动态响应。通过仿真和试验验证了所提控制策略的有效性。     

IE5能效等级三相异步电动机的研制

IE5为国际电工委员会(IEC)于2016年发布的目前全球最高的电动机能效等级。针对IE5能效等级目标开展了三相异步电动机研制。在设计方面,主要考虑采用优质的冷轧硅钢片,尝试不同风扇结构型式和不等匝绕组型式,并针对小功率电机考虑采用铸铜转子工艺方案,降低了电机损耗。在工艺方面,主要考虑提高加工精度,减小定、转子冲片毛刺等,进一步降低电机的空载损耗。样机测试结果表明,效率、功率因数、起动电流、起动转矩、最大转矩、温升等指标均达到设计要求,实现了IE5能效等级三相异步电动机研制目标。     

改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机（PMSM）传统模型预测转矩控制（MPTC）权重系数设置复杂、转矩和磁通脉动大的问题,提出了一种改进的PMSM双矢量MPTC方法。该方法扩展虚拟矢量以增加候选电压矢量,结合电压矢量作用于转矩和磁链的原则,减少选择候选矢量的计算量。同时,针对转矩无差拍和磁通无差拍,运用候选矢量的转矩占空比和磁通占空比构造了优化规则代替传统预测转矩控制中的代价函数,避免权重系数的整定问题。仿真结果表明,所提改进方法不仅提高稳态性能,而且能保持MPTC动态响应迅速的特点。     

基于模型预测的PMSM速度环PI自整定控制

与传统的矢量控制相比,有限集模型预测控制（FCS-MPC）通过算法直接得到驱动信号,省略了脉宽调制环节,且响应性能也比较优越。利用改进型FCS-MPC算法,构建只含有转速环的控制系统传递函数,针对负载变化和参数扰动的工况,分别利用传递函数的频率特性分析法和典型系统整定法设计基于速度环的PI自整定方案。经过仿真对比验证,发现在该控制方法下因负载转矩和参数变化引起转速变化的波动更小且恢复时间更短,证明了该方法的可行性和有效性。