无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。     

无轴承永磁同步电机转子悬浮原理与解耦控制

在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上,分析和推导了径向悬浮力和径向悬浮力绕组中电流及永磁体等效电流之间的关系,采用转子磁场定向控制策略对无轴承永磁同步电机径向悬浮力进行解耦控制,并在电机不同负载情况下设计了数字控制系统.采用TMS320LF2407 DSP研制了数字控制控制系统硬件,并开发软件.实验结果表明,电机空载运行在3000 r/min时,转子径向位移振动幅值小于100μm,电机在0~3000 r/min时,能够实现转子快速稳定悬浮和运转.     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

基于前馈补偿器的无轴承同步磁阻电机解耦控制

建立了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力及转矩部分的数学模型,其电磁转矩和径向悬浮力之间以及径向悬浮力自身在两轴方向上存在相互耦合.针对无轴承同步磁阻电机的强耦合、非线性特性,采用磁场定向控制难以直接进行解耦控制,采用基于前馈补偿器的解耦控制策略,成功解除了上述变量间的耦合关系.采用前馈补偿解耦得到的控制系统结构简单,实现方便.仿真研究表明,该解耦方法可实现无轴承同步磁阻电机稳定悬浮运行,能实现上述变量间的完全动态解耦,同时电机具有较好的转矩和调速性能.     

无轴承异步电机间接气隙磁场定向控制

转矩控制和悬浮力控制之间成功实现解耦是电机稳定悬浮工作的关键。磁场定向控制能实现电机励磁和转矩控制的解耦。简要介绍了基于转矩绕组气隙磁场定向控制的无轴承异步电机的原理，较详细地分析了问接气隙磁场定向控制系统的解耦算法，并应用该算法实现了悬浮和转矩控制的解耦，实验结果表明这种间接气隙磁场定向控制系统的可行性。     

无轴承异步电机的定子磁场定向解耦控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.为了降低控制系统对电机参数的依赖程度,本文采用定子磁场定向控制,同时为了克服此方法在低速时的不足,应用U-I法和I-ω法相结合观测定子磁通和气隙磁通,在matlab/simulink中构造了定子磁场定向控制的无轴承异步电机矢量控制系统.仿真结果表明:实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的解耦,验证了此方法的有效性.     

无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生机理研究

在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力数学模型；用有限元分析和计算方法，讨论了无轴承永磁同步电机在定子绕组相应等效电流作用的情况下，改变径向悬浮力绕组中电流、电机气隙磁路分布状况，并且在考虑磁路饱和及非线性情况下，计算了电机径向悬浮力与绕组中电流之间的非线性关系．研究结果对电机的优化设计及如何获得最大径向悬浮力提供了理论依据．     

无轴承同步磁阻电动机解耦控制策略综述

针对无轴承同步磁阻电动机电磁转矩和径向悬浮力之间存在的强耦合问题,对各种解耦控制方法进行了分析研究.介绍了无轴承同步磁阻电动机的转子悬浮原理和数学模型,总结了国内外无轴承同步磁阻电动机的解耦控制策略,分析了前馈和反馈补偿控制、逆系统控制、神经网络逆控制、支持向量机逆控制、微分几何精确线性化控制、转矩和悬浮力直接控制等解耦控制策略的原理、性能和局限性,讨论了这些控制策略的发展方向.根据无轴承同步磁阻电动机的特点,指出无轴承同步磁阻电动机的未来研究方向:建立考虑磁饱和因素的精确数学模型、电动机参数在线辨识、采用智能控制增加系统的抗干扰能力、解耦控制器的参数优化设计、采用非线性控制理论直接控制非线性系统的策略等.     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

无轴承永磁同步电机转子初始定位策略

为解决无轴承永磁同步电机(BPMSM)快速稳定启动的问题,提出了一种基于指令电流控制的转子初始定位方法.给出了BPMSM悬浮原理;分析了BPMSM实现准确转子初始定位的充要条件,初始定位中定位步距角的确定,初始定位的定位相序优化,同时确定了120°→240°→0°的BPMSM初始定位相序,并在BPMSM数字试验平台上进行了空载三步定位试验,给出了试验波形.结果表明:基于指令电流控制的初始定位方法可使定位精度控制在-1°～1°范围内,定位角度值最小分辨率为0.2°,电机转子的径向位移被控制在200μm之内,能准确地完成无轴承永磁同步电机转子的初始定位,确保电机快速稳定启动.     

感应电机矢量控制系统中控制参数设置

为了获得速度调节器中控制参数对于感应电机矢量控制系统性能指标的影响规律,以及获得设置速度调节器控制参数的规律,以基于转子磁场定向控制原理为基础搭建了感应电机矢量控制系统的仿真模型,并利用Matlab/Simulink的仿真软件对该系统进行仿真研究,经过仿真调试,结果证明该系统具有良好的静、动态性能,同时对于速度调节器中控制参数的变化对与系统具体的性能指标的影响进行了仿真研究,得出控制参数的变化对于部分重要性能指标影响的规律.     

A study of EV induction motor controller based on rotor flux oriented control

Induction motor is a multi-parameter, non-linear and strong coupling system, which requires efficient control algorithms. In this paper, rotor flux oriented control （FOC） algorithm based on voltage source inverter-fed is deduced in detail, including stator voltage compensation, closed-loop PI parameters＇ calculation of torque and rotor flux. FOC＇ s Simulink model is setup to simulate torque and rotor flux＇s response. At last, the experimental results are shown.     

低速段异步电动机直接磁场定向控制

为了改善交流异步电动机无速度传感器控制系统低速运行时转速脉动的问题,采用直接磁场定向控制算法.该算法利用电流模型磁链观测器与反电势积分模型相结合的方法对电动机转子磁链的幅值和相位进行检测,并通过电流模型对转子转速进行辨识构成速度反馈回路.仿真结果表明,所采用的异步电动机直接磁场定向控制可以提高电动机的动态响应速度,使电动机有较好的参数不敏感性,能够在低速运行时取得较好的动静态性能.电流模型与反电势积分模型相结合的磁链观测方法,能够使交流异步电动机无速度传感器控制系统在高速及低速运行时都具有良好的动静态性能,增加了电动机的有效调速范围.     

基于电感矩阵的无轴承电机径向悬浮力模型

介绍了无轴承电机工作原理,以附加二极悬浮力绕组的四极无轴承电机为研究对象,建立适用于圆柱型和凸极型转子的无轴承电机的通用电感矩阵模型,进而推导出径向悬浮力通用数学模型.基于该数学模型,以无轴承同步磁阻电机和无轴承永磁同步电机为例,得出径向悬浮力公式和径向悬浮力计算值,并分别与用ANSYS有限元分析软件计算的径向悬浮力数值进行对比.模型计算结果与ANSYS分析结果基本吻合,该径向悬浮力数学模型的正确性得到验证.     

异步电动机自适应矢量控制系统的一种仿真方法

针对异步电动机矢量控制系统在电动机参数变化时性能下降的问题。提出了一种拥有转子磁链自适应观测器的矢量控制方案，设计出转子磁链自适应观测器，构成转速与磁链闭环的矢量控制系统，利用SIMULINK仿真工具建立了仿真模型，并对系统进行了仿真研究，分析结果表明，这种转子磁链自适应观测器的设计方法是有效的。     

无速度传感器交流调速系统的方案研究

介绍了一种简单易行的速度估算策略．认为转差频率影响速度估算的精度，并分别针对定子磁场定向的矢量控制、转差频率间接矢量控制和直接转矩控制等三种无速度传感器控制方案进行分析对比，提出能否保持磁通幅值恒定是影响无速度传感器控制系统性能的一个主要因素     

一种全阶转子磁链观测器的仿真模型的建立

将一种全阶磁链观测器引用到异步电动机的直接转子磁场定向中,研究其运行时受电机参数变化的影响.借鉴频率响应法,对比常见的电流模型磁链观测器和电压模型磁链观测器,采用数据拟合的方法对电机参数变化下的磁链观测值进行拟合,得到其参数鲁棒性结论.仿真结果表明,应用该全阶磁链观测器可以克服电机转子电阻变化的影响,减小电机定子电阻变...