电动汽车用开关磁阻电机有限元分析及仿真

开关磁阻电机（SRM）广泛应用于电动车驱动系统。建立SRM数学模型,对其做深入的仿真分析,对电动车用SRM的设计、控制有着重要的指导意义。SRM具有非线性的工作特征,无法得到统一的数学模型与解析式,利用ANSYS对电动汽车用开关磁阻电机进行有限元分析,得到电机静特性,计算出样机的磁链特性曲线。然后通过ANSYS与SIMULINK之间的数据传递,将有限元分析的数据导入SIMULINK中,以磁链函数为基础建立相对应的SRM驱动系统模型,并对该系统进行动态仿真。通过分析三组不同导通角和关断角组合条件下仿真系统的绕组电流、转矩和转速的仿真曲线,验证SRM的有限元分析结果及所建立的仿真模型的正确性及合理性。     

基于DSVM直接转矩控制的风力机实时模拟系统

为解决实验室无法用真实风力机研究风力发电的相关技术问题,提出了用先进的直接转矩控制（DTC）策略控制异步电机模拟风力机特性的技术。设计了风机转矩的计算方法,及异步电机直接转矩控制系统,使其跟随风机转矩变化,进一步利用离散空间矢量调制（DSVM）技术改善了系统的低速性能,并在RT-LAB仿真平台下对所设计的风力机模拟系统进行了实时仿真,验证了系统稳定性好,准确性高的特点,为实验室内研究风力发电技术提供了一个良好的方案。     

Coupling mechanism of multi-force interactions in the myosin molecular motor

The dynamics of the myosin molecular motor as it binds to actin filaments during muscle contraction are still not clearly understood. In this paper, we focus on the coupling mechanism of multi-force interactions in the myosin molecule during its interaction with actin. These forces include the electrostatic force, the van der Waals force and the Casimir force in molecular dynamic simulations of the molecules in solvent with thermal fluctuations. Based on the Hamaker approach, van der Waals and Casimir potentials and forces are calculated between myosin and actin. We have developed a Monte Carlo method to simulate the dynamic activity of the molecular motor. We have shown that because of the retardation effect, the van der Waals force falls into the Casimir force when the distance between the surfaces is larger than 3 nm. When the distance is smaller than 3 nm, the electrostatic force and the van der Waals force increase until the myosin becomes attached to the actin. Over the distances studied in the present work, the electrostatic force dominates the attractive interactions. Our calculations are in good agreement with recently reported experimental results.     

永磁同步电机-空调压缩机系统的无传感器过调制控制

为了改善永磁同步电机驱动空调压缩机系统在高速区的运行性能和可靠性,研究并开发了一整套控制方案。该方案采用一种双模式过调制算法,以提高脉宽调制(PWM)逆变器的电压利用率和永磁同步电机在高速区的输出转矩能力;采用模型参考自适应方法估计转子位置,以实现无位置传感器控制,同时实现了弱磁控制以提高电机转速。在一台永磁同步电机驱动的空调压缩机系统上进行了实验验证。采用该方法,使PWM逆变器的电压利用率平均提高了25%,且在高速运行时压缩机系统转速振荡幅度小于2.5%。结果表明:采用该控制方案,在电源电压一定的情况下,可提高电机定子电压和输出转矩能力,实现空调压缩机系统的高速稳定运行。     

感应电机无速度传感器模糊控制仿真研究

基于Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型,提出了一种感应电机的模糊转速磁链观测器,并实现了一种新的感应电机无速度传感器模糊控制方法。该方法利用Lyapunov稳定性理论分析了观测器的稳定性,通过求解受线性矩阵不等式（LMI）约束的广义特征值问题来得到观测器的反馈矩阵。在Matlab软件平台上,利用SimPowerSystems Blocks（PSB）电气模块和Simulink通常模块搭建了基于模糊观测器的无速度传感器控制系统,仿真实验验证了该系统的正确性。仿真结果表明该方法在全速度范围各种工况下都能稳定工作,准确观测定子磁链和转速。

Abstract：

Based on Takagi-Sugeno （T-S） fuzzy model,a fuzzy speed and flux observer of induction motor （IM） was proposed and a novel speed sensorless fuzzy control for IM drives was developed based on fuzzy observer design. This method utilized Lyapunov stability theory to analyze the stability for the observer. The observer gains were obtained by solving a generalized eigenvalue problem （GEVP） under linear matrix inequality （LMI） constraints. The speed sensorless control system of IM drives on the basis of the fuzzy observer was built with PSB blocks and Simulink blocks in Matlab platform and verified by simulation results. The simulation results indicate that the proposed method could operate stably in whole range of speed with preferable observation precision of stator flux and rotor speed.     

基于自适应观测器和自抗扰控制的PMSM直接转矩控制

提出一种新的自适应观测器,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链和定子电阻估计。该观测器利用静止坐标系下的电压模型估计定子磁链,采用转子坐标系下的电流模型估计定子电流,把定子电流估计误差通过增益矩阵作为反馈信号。定子电阻自适应律根据李亚普诺夫稳定性理论推出,观测器的增益矩阵采用极点配置方法得到,观测器的收敛性根据李亚普诺夫稳定性分析来保证。此外,采用自抗扰控制技术设计了速度控制器,该控制器能对负载扰动进行估计和补偿。仿真结果证明了所提自适应观测器的有效性和自抗扰控制器的抗负载扰动能力。

Abstract：

A new adaptive observer was proposed to estimate the stator flux and stator resistance in the direct torque controlled permanent magnet synchronous motor （PMSM） drive. The stator flux was estimated by using the motor voltage model in the stationary frame, and the stator currents were estimated by using the motor current model in the rotor frame. The current estimation errors were then used as feedback signals through a gain matrix. Stator resistance adaptive law was developed based on Lyapunov stability theory. The observer gain matrix was obtained by using the pole placement method. The stability of the adaptive observer was guaranteed by the Lyapunov stability analysis. In addition, a speed controller was designed based on active disturbance rejection control （ADRC） technique to estimate and compensate the load disturbance. Simulation results have confirmed both the effectiveness of the adaptive observer and the anti-load-disturbance performance of the active disturbance rejection controller.     

永磁直驱式带式输送机系统动态特性及能耗分析

为解决传统异步驱动式带式输送机效率低、能耗高的问题,基于机械动力学理论和磁力传动技术,对永磁直驱式带式输送机的运动模型和耗能情况进行深入研究。针对永磁直驱式带式输送机复杂的非线性机电耦合关系问题,以永磁电机驱动的带式输送机为主要研究对象,在带式输送机离散系统的简化动力学模型基础上,引入同步旋转坐标下的永磁同步电机状态方程,建立了基于机电耦合关系的永磁直驱式带式输送机系统模型,并通过Harrsion软启动速度推导出该系统模型在启动过程中的能耗解析式;以矢量控制技术对系统进行仿真分析,得到了永磁直驱式带式输送机的动态特性,表明了带速及张力变化规律符合实际运行工况,并进一步将永磁直驱式带式输送机与异步驱动式带式输送机相比较,得到启动过程的张力和能耗对比图,结果表明:在启动过程中永磁直驱式带式输送机具有更小的张力峰值,同时在整个启动过程中永磁直驱式带式输送机比异步驱动式带式输送机降低了约8%的能耗。     

异步电机旋转角度精确控制的研究与实现

在常规钻井作业过程中,导向钻井段若采用弯角式造斜动力钻具,容易产生钻具工具面漂移,导致井眼轨迹控制失败等问题,急需一种可以实现井下定向动力钻具工具面的动态控制方法。针对这一情况,提出了一种异步电机旋转角度的精确控制方法,该方法采用模糊控制并结合矢量控制技术对电机进行精确定位控制,通过MATLAB/Simulink仿真对算法进行了可行性分析,并在西门子SINAMIC S120室内实验平台上进行算法验证。仿真和实验结果表明,提出的控制算法可以实现电机的精确定位,设计的控制系统具有控制精度高、动态响应快等特点。用这种异步电机驱动顶驱/转盘,可为实现钻井现场对井下钻具工具面的精确控制奠定坚实的基础。     

基于动态模拟实验分析企业供电系统的稳定性

针对某公司年产60万t乙烯改扩建项目的供电系统结构,重点研究了在该供电系统结构下大功率电动机启动对系统母线电压的影响．根据电力系统理论,在试验室里仿真建立一个供电系统的动态物理模型,利用仿真实验结果来验证供电系统设计的合理性和可靠性,并通过供电系统的实际运行情况也验证了实验的正确性．     

基于MSP430F247的智能型电机保护器设计

目前市场上的电机保护器大多不具有自主处理能力,无法独立完成数据采集、数据处理、数据通信和输出控制等功能,必须依赖于计算机才能实现测控,一旦计算机出现故障,测控就会中断.针对这些特点,采用TI公司的MSP430F247单片机作为智能模块的主控芯片,设计了一种具有自主数据采集、数据处理、数据通信和输出控制能力的智能型电机保护器,能利用旋转编码器测量电机的转速和转向,实现电机的过流保护和三相电流不平衡的保护功能.