磁场调制型永磁容错轮缘推进电机设计与优化

针对永磁容错轮缘推进电机定子槽数过多、电机质量较大、转矩密度较低的问题,提出一种磁场调制型永磁容错轮缘推进电机结构.采用解析法分析了电机的工作原理,采用单参数扫描法研究了定子关键结构参数对电感和反电动势的影响,采用响应面法和多目标遗传算法对电机进行优化,得到最优的定转子参数.利用有限元仿真软件分析了电机的气隙磁密、反电动势、电磁转矩以及容错性能.结果 表明,磁场调制型永磁容错轮缘推进电机具有更高的转矩密度和更强的故障容错能力.     

六相永磁容错电机不对称运行研究

六相永磁容错电机发生一相或多相开路故障后,如不调整剩余相的电流,转矩脉动会很大,电机性能会明显降低.为使电机单相开路后能保持正常状态下的性能,以A相开路为例,建立了该电机单相开路情况下在静止五相坐标系上的数学模型,对其进行虚拟坐标变换后,实现了电机故障状态下的解耦控制,可对电机进行矢量控制.建立了仿真模型,仿真结果表明:一相开路情况下,通过调整剩余相电流的幅值和相位,电机仍能正常运行,且保持了正常状态下的性能,实现了电机的容错控制.     

五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行，针对这种故障状况，提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型；进而为使机电能量实现平稳转换，重新构建降阶变换矩阵，得到故障后剩余相容错电流表达式；然后利用SVPWM技术，计算故障下空间电压矢量，建立6个扇区，进行目标矢量合成，进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间，并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序；最后进行Matlab/Simulink仿真验证，仿真结果与理论计算一致，有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略，五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善，电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析，证明所提策略存在优越性。     

三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略及仿真分析

针对列车风机用五相永磁同步电机(FPMSM)一相断路故障情况,基于五相电机特有的三维子空间,提出一种考虑三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略。建立五相永磁同步电机数学模型,根据驱动拓扑结构分析空间电压矢量分布规律,利用五相电机三维空间中大矢量与中矢量对磁链作用效果相反的特点,构建虚拟电压矢量抑制相电流三次谐波;根据不同扇区中虚拟电压矢量对转矩及磁链的作用效果,建立故障前后电压矢量开关选择表对转矩和磁链进行调节,降低一相断路故障引起的转矩脉动,使五相电机发生故障后仍能稳定运行,提高风机驱动系统运行可靠性。在MATLAB/Simulink环境下搭建五相电机系统仿真模型,对不同负载情况进行仿真,仿真结果表明:五相永磁电机在一相断路故障前后输出转矩和转速基本不变,风机驱动系统仍能稳定运行,证明了容错控制策略的有效性。该方法可扩展到多相永磁电机容错控制。     

永磁同步电机驱动系统质量不平衡故障的复合容错控制

针对永磁同步电机系统质量不平衡故障引起的转速波动,提出一种基于负载转矩观测器的质量不平衡故障复合自抗扰容错控制方法.首先,对质量不平衡故障进行动力学分析,推导出负载转矩的数学模型,通过电机与负载之间的力矩耦合关系,建立故障状态下的机电耦合模型并设计负载观测器;其次,根据负载转矩观测器估计的故障模型信息优化扩张状态观测器的设计,并利用前馈补偿减小故障对整个系统性能的影响.仿真结果表明,所提的复合容错控制策略可以实现电机驱动系统在故障状态下的稳定性能,能有效降低转速和负载转矩的波动,减弱电机驱动系统中负载不平衡故障所致影响,具有较高的容错性能.     

无刷直流电机驱动控制容错方案研究

在分析一种容错逆变器工作原理的基础上,研究了逆变器侧发生故障的3种容错方案(A相容错、B相容错和C相容错).由常规的六开关三相无刷直流电机控制中的电流特性得到一条通用结论:只要控制非容错相的两相相电流就可以实现无刷直流电机逆变器侧故障情况下的电流控制.由此结论,提出了一种基于容错逆变器的无刷直流电机新型控制策略.该策略利用容错逆变器的4个"非对称电压矢量",仅通过非容错相的两相电流控制器实现了系统故障时电机三相电流的控制.该策略简单可行,仿真和实验进一步验证了策略的正确性和有效性.     

无轴轮缘推进电机混合偏心故障仿真

以无轴轮缘推进器中5kW永磁同步电机为研究对象,通过Maxwell仿真软件设置不同程度及种类的偏心故障,研究电机气隙磁密、电磁转矩以及绕组电流等参数的变化,对电流进行傅里叶分析,并与静态偏心和动态偏心故障对比,提取相应的故障特征,旨在为无轴轮缘推进电机转子混合偏心故障诊断提供参考依据.     

考虑谐波耦合的对称六相永磁同步电机串联系统解耦控制

单逆变器驱动对称六相永磁同步电机串联三相电机是一种新型的多电机系统。针对对称六相电机反电动势的谐波会影响串联系统的解耦控制的问题,在同步旋转坐标系下建立了对称六相电机反电动势含有最主要的2次谐波时串联系统的数学模型,分析了谐波对六相PMSM电磁转矩脉动幅值和频率的影响情况,提出了补偿反电动势谐波效应的解耦控制策略,通过变载和变速仿真证明了所提控制策略的可行性。     

变频器-感应电机调速系统的故障分析

分析了变频器感应电机系统可能出现的故障工况,并对其中的一相开路故障进行了仿真。由仿真结果可以看出,在一相开路故障情况下,电磁转矩会出现很高的二倍频分量。低频脉动转矩的出现对系统的运行会带来不利影响,造成系统运行的不稳定,对此应通过一些控制策略如谐波注入法等进行改进。     

PMSM调速系统SVPWM控制的建模仿真

首先建立了基于矢量控制的永磁同步电机调速系统的数学模型,并对SVPWM控制原理和仿真算法进行了详细介绍.然后运用Matlab分别对采用SVPWM及常规SPWM控制的两种调速系统进行了仿真分析.仿真结果表明SVPWM方式下电机的启动时间短,转矩脉动小,因此整体控制性能要优于采用SPWM的系统.     

PMSM矢量控制系统在PHEV中的应用

为了充分发挥电机在PHEV中的作用,分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,采用矢量变换法实现对电流转矩分量和励磁分量的直接解耦控制,有效控制永磁同步电机转矩,使交流电机能够获得和直流电机相接近的性能.确定了适合混合动力汽车的2种PMSM矢量控制方式,并对比2种控制策略在整车不同行驶速度下的优缺点.在此基础上建立了控制...     

基于TLGI技术的纯电动汽车车用电动机新型控制

针对纯电动汽车永磁同步电动机(PMSM)传统的直接转矩控制在电动机转速较低时的转矩脉动问题,提出了基于二电平广义逆变器(TLGI)技术的空间电压矢量调制技术(SVPWM)的新型控制策略,论述了将基于TLGI的SVPWM技术运用于PMSM电动机的原理及实现过程,推导了SVPWM的开关状态函数表,研究了SVPWM的电压幅值和电压矢量分区,最后基于新型SVPWM控制方法对一纯电动汽车车用电动机进行了Matlab/Simulink建模和仿真.通过对电动机控制系统的仿真结果表明:该方法可以有效扩大SVPWM线性调制区域,缩短系统调节时间,相比传统的直接转矩控制使用的滞环控制方法,该控制方法更具优越性.     

基于PMSM-DTC的电动汽车驱动控制

提出了一种以TMS320LF2407A DSP为微控制器的电动汽车驱动控制系统.该系统将永磁同步电动机作为驱动电机,采用基于空间矢量脉宽调制（SVPWM）的直接转矩控制技术.电动汽车采用两轮后置驱动,只需控制一路永磁同步电动机,再通过机械差速及传动装置实现行进.直接转矩控制采用转矩（电流）、速度双闭环控制方案和智能PI...     

等三相感应电机单相运行磁场定向控制策略研究

本文研究三相感应电机出现故障导致缺相运行时,基于磁场定向控制理论控制电机继续可靠稳定运行,确保不出现连锁性事故.首先基于三相感应电机单相运行等效电路分析了电机运行的特点,通过构建单相供电下电机正负序电流,推导出电机单相运行下,磁场定向控制的电磁转矩显性表达式,得出相应的控制框图.MATLAB仿真结果表明,当三相电机某相出现开路导致缺相运行情形下,采用磁场定向控制策略,电机仍然能够可靠稳定运行,电机运行速度越高,其空载和带载两种情形下的稳定性越好,从而验证了本文控制方法的有效性.     

新型有轨电车用双定子永磁同步驱动电机的设计

驱动电机是有轨电机牵引传动系统的核心部件,要求电机体积小、重量轻、可靠性高.永磁同步电机由于其低损耗和高功率密度的特点作为驱动电机使用有很大的优势.设计了一台新型结构的55 kW双定子永磁同步电机,对其进行了空载和负载状态下的仿真,证明了设计方案的可行.将双定子与单定子结构永磁同步电机进行对比分析,表明双定子电机拥有高功率质量密度和功率体积密度的优点.而且双定子电机还有故障状态下具有容错运行能力的特点,为现代有轨电车驱动用双定子永磁同步电机的设计与研究打下了基础.     

改进的永磁同步电机模型预测直接转矩控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制逆变器开关频率不固定、转矩和定子磁链脉动大等问题,以及模型预测直接转矩控制计算工作量大的缺点,提出了改进的模型预测直接转矩控制策略.该策略只需预测零电压矢量作用下的转矩和定子磁链,当转矩和定子磁链误差在阈值以内时,零电压矢量为最优电压矢量;否则,基于传统直接转矩控制理论中定子磁链的分区和电压矢量选择表确定最优非零电压矢量.由于只有零电压矢量作用下的转矩和定子磁链需要预测并取消了评价函数,因此计算工作量大大降低.最后,基于MATLAB建立了仿真模型.仿真结果表明,永磁同步电机采用改进的模型预测直接转矩控制策略时,电机转矩和定子磁链均能快速准确地跟踪参考值.     

不同定子磁链幅值给定下的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机直接转矩控制最常见的控制策略是定子磁链幅值恒定,而且通常情况下其大小等于永磁体磁链幅值。文中不仅对定子磁链幅值恒定进行了分析,还阐述了另外几种直接转矩控制的定子磁链给定策略,比如最大转矩电流比控制、单位功率因数控制和最大效率控制。基于永磁同步电机直接转矩控制的原理,文中逐步推导了这4种控制策略,并分析了它们的转矩控制的稳定性,提出了通过限制转矩最大值来限制电机定子电流的方法。Matlab/Simulink的仿真结果分别验证了控制策略的正确性。     

永磁同步电机直接转矩预测控制研究

由于硬件条件的限制和采样控制的延迟,永磁同步电机直接转矩控制存在着转矩脉动大、响应速度慢的缺点。为此,本文对永磁同步电机的数学模型做了一些简单代换,并构建了以转矩和磁链幅值平方为状态变量的方程;详细分析延时状况下电机的工作状态后,将直接转矩控制和矢量控制结合起来,提出了新的预测算法;最后仿真验证了该控制策略确实可以减小转矩脉动,提高转矩稳定性。     

对称六相和三相PMSM串联系统反电动势谐波效应补偿控制

提出了单逆变器驱动对称六相和三相PMSM串联系统的谐波效应补偿控制策略.针对实际对称六相PMSM非正弦反电动势中高次谐波将会对该串联系统的运行产生耦合的问题,建立了对称六相PMSM和三相PMSM串联系统的虚拟多电机耦合模型,揭示了对称六相PMSM中主要的二次谐波对串联系统解耦控制的影响机理,提出了消除六相PMSM中等效辅电机产生的转矩脉动耦合的控制方法,分别进行了变速变载对比仿真.结果表明:所提补偿控制策略能够改善反电动势中含有最主要二次谐波产生的转矩脉动对串联系统运行的耦合问题,实现了两台串联电机的独立控制.     

永磁超环面电机模糊终端滑模的直接转矩控制

根据永磁超环面电机的结构特性和运行原理,推导了其结构参数和运动参数对电磁参数影响的表达式,建立了永磁超环面电机的数学模型并应用状态空间法进行了动态特性分析。针对该电机电磁转矩和输出转速的周期性波动,在转速环中通过模糊控制规则得到其结构参数与运动参数的增量以调节终端滑模控制器参数。为了提高永磁超环面电机的响应速度,应用直接转矩控制在转矩环和磁链环中设计了supertwisting滑模控制器,并结合空间矢量调制对永磁超环面电机进行控制。仿真实验表明:此控制策略有效地提高了永磁超环面电机的响应速度,减小了输出转速和电磁转矩的波动,得到了良好的控制效果。