六相双Y移感应电机的MagNet有限元分析

本文构建六相双Y移感应电机模型,提出了基于有限元分析软件Mag Net的六相双Y移感应电动机建模和仿真方法。利用Mag Net建立六相双Y移感应电机2D仿真模型,对电磁场分布进行二维时谐分析,可以判断电机是否有磁场漏磁,并对电机的起动性能进行二维瞬态运动场仿真求解,根据电机的电磁转矩、转速、转子电流、定子电流的仿真波形进行分析,结果表明六相双Y移感应电机起动响应速度快、运行平稳。     

12相低速永磁同步电动机电磁设计与分析

多相永磁同步电动机能够在低电压供电场合实现大功率、低噪声和高可靠性驱动.介绍了额定转速120,r/min的3.5,MW低速永磁同步电动机设计过程,转子为表贴式结构,合理地选择相数和槽极数配合,定子采用192槽40极4,Y相移15°分数槽双层短距分布绕组,整个定子可以看作由4个48槽10极4,Y相移15°单元电机构成.所设计的多相永磁同步电机径向力波模数高,引起的电机壳体振动幅度小.分析了单元电机的永磁电动势、电枢反应磁动势和电磁转矩特点.对电机进行了电磁优化设计,给出了电机主要结构参数.分析结果表明:该电机的电磁脉动转矩小,能够获得较好的力能指标.     

基于IP控制和扩展卡尔曼滤波的PMSM转速控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器转速控制,提出一种基于积分比例(IP)转速控制和扩展卡尔曼滤波(EKF)转速估计的PMSM调速控制策略.以αβ坐标系下定子电压和电流为观测量,采用EKF算法对电机转速和转子位置进行实时预测和最优估计.估计转速作为反馈项与给定转速比较,所得误差值作为IP控制器的输入,对q轴电流分量进行控制,实现PMSM无传感器速度控制.针对不同电机转速和多种负载状态进行大量仿真研究,实验结果表明,该转速控制策略抗负载扰动能力强、超调量小.     

基于i_d=0的双Y移30°永磁同步电机磁场定向控制仿真

双Y移30°永磁同步电机(PMSM)由于其结构特点,不存在感应电机的转差频率电流。在磁场定向控制过程中,不需要对磁链进行观测,因而PMSM的磁场定向控制简单。但是磁场定向控制方法依赖于电机精确的数学模型。根据双Y移30°PMSM的数学模型,选择了一种易于实现的六相PMSM高性能电磁转矩控制的磁场定向控制方法,并对其进行仿真。基于PMSM在六相静止坐标系下的数学模型,运用坐标变换理论建立了PMSM在二相旋转坐标系下的数学模型。与六相静止坐标系相比,数学模型在两相旋转坐标系下有了很大的简化,降低了微分方程阶数,直轴电磁链和交轴磁链不再是角度的函数。在此模型下,用基于id=0的磁场定向控制方法完成对双Y移30°PMSM的解耦控制,通过仿真证明该控制方法可以得到稳定的转速和转矩,非常适合多相PMSM的控制系统。     

电压不对称时永磁同步电动机的动态过程

文章探讨了永磁同步电动机输入电压不对称运行的动态过程.通过建立数学模型及实时仿真,获得定子电流、感应电动势、电磁转矩、角速度的实时变化曲线.结果表明,永磁同步电动机输入三相不对称电压时,其定子电流、感应电动势、电磁转矩、转速均发生振荡,这不仅使电机无法正常运行,而且可能导致电机的转子永磁体退磁.这一结果可以为改进永磁同步电动机的控制提供有力依据.     

基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测

在永磁同步电动机中,永磁同步电动机的性能、效率和稳定性受到永磁体磁性的直接影响．为保证永磁同步电机的高鲁棒性,需要对永磁同步电动机中的永磁体信息进行实时在线监测．本文选择旋转坐标系下的定子电流和永磁体磁链为状态变量,建立一个能够实时提供准确永磁体磁链信息的EKF（扩展卡尔曼滤波器）系统．仿真结果验证了该算法的可用性并表明EKF滤波系统能准确地在线监测出磁链信息．     

六相双Y绕组同步电动机的数学模型与动态稳定仿真

建立了六相双Y绕组同步电动机dq坐标下的数学模型,并利用Matlab语言进行了计算机仿真.通过对不同的电压突变、频率突变和励磁突变情况下同步电动机的单机仿真,验证该模型的正确性.该模型的建立对同类电机运行稳定性能的分析具有一定参考价值,同时该模型也可以扩展为其他多相电机的数学模型.     

潜艇侧推无位置传感器永磁同步电机控制系统

为满足潜艇侧推系统快速启动性和高可靠性要求,解决机械传感器的海水密封问题,研究了扩展卡尔曼滤波器无位置传感器永磁同步电动机控制系统,建立了标幺制下的EKF位置和转速估算模型,使应用扩展卡尔曼滤波器估算电机位置和转速时,矩阵的参数不依赖于电机参数,具有更广范围的适用性,降低了使用难度.针对电机初始位置误差造成EKF估算失败的问题提出了一种修正方法,仿真和实验证明了该方法的有效性.     

有限转角旋转电枢式永磁同步电动机设计

为降低运行噪声,提升仿生鱼腰关节驱动用电动机(简称腰电机)无故障工作时间,降低维护成本,腰电机采用直驱方式,且还应轻质高效.根据仿生鱼鱼体尺寸、鱼体结构及鱼尾的拍动模式,结合流体力学理论,对仿生鱼尾鳍部分进行了力学分析.根据腰电机的安装位置、旋转角速度及尾鳍受力,计算得腰电机的输出转矩和输出功率要求.由于电机转矩与气隙处直径的平方成正比,故针对腰电机低速大扭矩设计要求,选择外转子电机结构形式;但是,考虑到安装空间的限制,以及腰电机运行角度有限的特点,提出了一种有限转角旋转电枢式永磁同步电动机用作腰电机,即通过变换传统外转子永磁同步电动机拓扑结构,将传统的永磁外转子变换为定子,将传统的定子电枢改为在有限转角内旋转的转子电枢,在克服安装空间受限的同时增大了电机单位体积的输出转矩.运用有限元方法对一台54槽60极有限转角旋转电枢式永磁同步电动机进行了电磁设计,通过选取合适的齿宽达到腰电机轻质高效的设计目的.根据实际运行工况,分析了腰电机在仿生鱼尾部拍动频率为0.35 Hz时的运行效率为75.5%,满足不低于75%的设计要求.最后,对腰电机样机进行了寿命试验.结果表明:该电机满足仿生鱼腰关节驱动设计要求,且运行效率较高.     

基于单相锁相环无相移同步旋转滤波器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对滑模观测器中观测值存在脉动误差及由前级低通滤波器带来的相位滞后，提出一种基于单相锁相环无相移同步旋转滤波结构.首先，基于电机数学模型建立滑模观测器，分析传统同步旋转滤波器产生相位滞后的原因；其次，省去前级低通滤波器，经过dq变换滤除反电动势中的高次谐波与抖振，采用旋转坐标系下的单相锁相环计算转子位置和转速；最后，搭建Matlab/Simulink仿真模型，建立永磁同步电机无位置传感器矢量控制实验平台，对传统同步旋转滤波器和基于单相锁相环无相移旋转滤波器分别进行性能比较.仿真和实验结果表明所提方法相较于传统同步旋转滤波结构，跟踪性能更好，观测精度更高.     

一种新型无速度传感器矢量控制PMSM系统

针对永磁同步电机速度估算及定子电阻变化引起的稳定性问题,根据模型参考自适应控制法的原理,在同步旋转坐标系下,提出永磁同步电机转速估算与定子电阻辨识的自适应律,建立永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统及定子电阻在线辨识的数学模型.通过控制系统简化,确定调速控制系统中电流调节器与速度调节器的传递函数,并对电流调节器与速度调...     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

基于反步法的永磁同步电机输出反馈控制系统研究

针对永磁同步电机 (PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性 ,采用积分反步法讨论了精确的位置跟踪控制问题 .在已知电机模型的精确参数情况下 ,假定只有转子位置可测 .设计了速度和定子电流的非线性观测器 ,提出了输出反馈控制器的设计方法 ,在保证定子电流跟踪参考电流的前提下 ,实现了位置的精确跟踪控制 .通过构造适当的Lyapunov函数 ,证明了所设计的控制系统的全局稳定性 .仿真结果表明 ,用该方法设计的PMSM控制系统滤波跟踪误差迅速以指数规律收敛到零 .     

基于卡尔曼滤波和高频信号注入法的永磁同步电机转子位置自检测

永磁同步电机的运动控制是一个强耦合的非线性动态控制系统,而且在控制过程中测量数据带有噪声,采用传统的线性控制理论很难达到系统要求.提出一种非线性系统的随机观测器--卡尔曼位置观测器,它用于高频信号注入法下的转子位置检测.利用脉动高频信号注入法进行永磁同步电机转子位置自检测,将产生的高频载波电流解调后,送入设计的卡尔曼位置观测器,可有效去除干扰噪声,准确观测出转子位置.仿真实验结果表明,在有系统噪声和测量噪声的情况下,基于卡尔曼位置观测器的脉动高频信号注入法能够精确地跟踪转子位置.     

滑模观测器及其在无机械传感器永磁同步电机驱动系统的应用

为了取消永磁同步电机调速系统的机械传感器，电机转子的速度和位置通过测量定子电流和电压来估计，估计算法采用滑模观测器。采用逐段线性化处理技术，提出了一种滑模观测器在非线性系统中的新设计方法。根据这一方法，给出了用于永磁同步电机状态估计的具体算法。此算法简单，易于用数字计算机实现无机械传感器交流调速。通过数字仿真和实验测试，验证了所提算法的可行性。     

永磁同步电机轴向力分析与噪声抑制

业内分析永磁同步电机噪声往往只关注径向力和切向力,对于轴向力分析较少.本文重点分析由常规定子斜槽或转子斜极带来轴向力.参考感应电机的一些做法,找到消减永磁同步电机轴向力源的办法,即转子对称斜极.并制作样品测试,达到了降噪效果.     

基于模糊PI控制的永磁同步电动机伺服控制器设计

采用模糊PI控制代替传统PI控制的方法，以提高永磁同步电动机的控制性能．该方法通过检测电机转速和定子电流的瞬时值与给定值的偏差和偏差的变化率，在线查表选择适当的P、I参数，实现了永磁同步电动机的伺服控制，所有的表格都是通过实践经验制定出来的．仿真结果表明，采用模糊PI控制能够比传统PI控制更加有效地提高系统的响应速度，减小电机在暂态和稳态下的转矩脉动，以及提高系统运行的稳定性。     

感应电机转子断条位置影响分析

对感应电机转子断条的位置及其影响进行研究，分析电机转子断条位置与定子电流中转子绕组故障特征量之间的关系，转子断条位置与转子导条电流、转子端环电流之间的关系，并总结出其规律性；揭示了过去人们试图把定子电流中故障特征量的大小作为电机转子断条根数多少的判据的局限性，提出了把断条引起电机的不对称性作为电机故障程度判据的新的理论。