复合转子永磁同步电机永磁段计算长度的研究

本文用分离变量法研究了用于“弱磁”扩速目的复合转子结构永磁同步电机的永磁段计算长度，阐明了永磁体长度和高度，磁阻段长度以及中间间隙长度对永磁体计算长度的影响，获得了永磁体计算长度的经验公式，已用于实际电机设计。     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

改进滑模观测器的高速永磁同步电机矢量控制

针对滑模观测器在高速永磁同步电机转子位置检测中的抖振问题,提出了一种应用于高速永磁同步电机位置检测的改进滑模观测器。将sigmoid函数作为切换函数,引入与转子转速相关的自适应滑模增益,并从中推导出了包含转子位置和转速信息的转子磁链估计值,为了消除转子磁链估计值中的高频抖振,设计了转子磁链观测器,最后应用锁相环提取出转子位置和速度信息。simulink仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

车用永磁同步电机转子热结构耦合分析

为了准确分析永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)转子结构强度,文章从热结构耦合方面出发,以额定功率30 kW的车用PMSM为研究对象,基于传热学理论建立了电机三维温度场求解域模型,求解电机全域温度分布,并通过温升实验验证了仿真精度;然后将转子瞬态温度场仿真结果作为载荷施加到结构场中,分析了转子在热结构耦合下的应力分布;最后分别研究了离心力、热应力以及两者耦合对转子应力的影响。该文研究结果为进一步优化PMSM转子结构提供了一定的参考依据。     

双转子永磁同步电机的磁路建模与磁场研究

为了研究双转子永磁同步电机的设计方法,本文对电机定子中异向旋转的耦合磁场进行了分析。引入定子铁心径向磁阻和切向磁阻,将双转子异向旋转产生的并联磁路和串联磁路交替问题简化为单一的并联磁路问题,建立了电机的等效磁网络模型。在内外转子上采用不同材料的永磁体,通过优化内外转子半径比,使两个转子产生等大反向的转速和电磁转矩,最后通过有限元分析方法验证了该方法的有效性。     

考虑铁耗时永磁同步电机的转子磁场定向矢量控制

提出了基于Matlab考虑铁耗的永磁同步电机(PMSM)控制系统仿真建模方法.在Matlab/Simulink环境下,构建了考虑铁耗时永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的仿真模型.仿真结果证明了该系统模型的可行性,并验证了其控制算法,为实际的永磁同步电机控制系统设计和调试提供了一种新的方法和手段.     

转子磁极分段移位斜极对永磁同步电机转矩的影响

为了降低齿槽转矩和转矩脉动对电机性能的影响,采用电机转子磁极分段移位斜极方法达到减振降噪、提高永磁同步电机性能的目的.基于此方法对电机的齿槽转矩进行理论计算,并利用有限元法在Maxwell中建立8极48槽内置式永磁同步电机模型,分析转子磁极分段移位斜极方法对齿槽转矩和转矩脉动的影响.研究结果表明:齿槽转矩中除了次数为转子磁极分段数及其倍数次的谐波外,其余谐波基本得到消除,并且随着转子磁极分段增加,齿槽转矩峰值逐渐降低,尤其在磁极分三段时,齿槽转矩峰值下降5.22 N·m,对齿槽转矩的削弱效果最为明显;负载转矩和转矩脉动随着转子磁极分段数的增加逐渐降低,转子磁极分两段时降低幅度较为明显,与转子磁极不分段相比下降60%,并且随着转子磁极分段数增加,转矩脉动趋于平稳.     

基于MATLAB永磁同步电机矢量控制的仿真研究

提出了基于MATLAB的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统仿真建模方法.在Matlab/Simulink环境下,构建了永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的仿真模型.仿真结果证明了该系统模型的有效性,验证了其控制算法,为永磁同步电机控制系统设计和调试提供了理论基础.     

基于双无迹卡尔曼滤波算法的永磁同步电机转子磁链辨识

转子磁链的准确辨识是实现永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)转子磁场监控,确保其驱动系统可靠运行并实现高性能控制的有效方法。为解决测量噪声、电机参数变化及辨识模型欠秩对转子磁链辨识精度影响的问题,提出了基于双无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的PMSM转子磁链辨识方法,可在确保满秩辨识的前提下,减小测量噪声与电机参数变化对转子磁链辨识精度的影响,实现PMSM转子磁链的准确辨识,并在参数敏感性分析的基础上,降低了算法计算量,合理兼顾了辨识精度与辨识速度。对所提方法进行了仿真研究和实验验证,研究结果证实了所提方法的有效性。     

基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置估计

为提升永磁同步电机无传感器控制技术在零/低速范围运行时的动态性能,提出一种改进的转子位置估计方法.首先,在α-β坐标系下建立永磁同步电机高频激励模型;其次,为提高转子位置估计性能,对基于外差法的转子位置估计方法进行分析,并提出基于补偿矩阵的转子位置估计方法;最后,在MATLAB/Simulink仿真环境下对比分析外差法与补偿矩阵两种方法的转子位置估计精度.仿真结果表明,所提出的方法不仅能获得较快的转子位置跟踪速度,而且能够保证较高的转子位置估计精度.     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

新型高速永磁电机的场路耦合分析

通过分析高速永磁电机的特点与关键技术,并在此基础上进行了一台60 000 r/min,100 kW的高速永磁电机的定、转子结构设计,提出了一种新的既有利于降低转子表面电磁损耗又有利于电机通风散热的定子结构和一种可满足高速电机机械和电磁性能要求而且加工和充磁工艺简单的新型永磁转子结构.然后,利用场路耦合分析,计算了高速永磁电机的空、负载特性和电机内的电磁场,部分验证了这种特殊结构的永磁同步电机电磁设计的合理性.     

等离子体电磁散射的多物理场研究

本文采用有限元方法对等离子体的电磁散射问题进行了多物理场分析。分析了温度场分布与电子密度分布的关系。在得到电子密度分布后,利用Drude模型得到了介电常数的空间分布。随后对圆柱的电磁散射特性进行了分析计算,给出了雷达双站散射截面的计算结果,并对结果进行了分析比较。     

压裂管柱与压裂液多物理场分析

压裂作业是改进油气层渗透率、提高油气井产量的有效途径之一。压裂管柱在压裂施工中,地层温度及压裂液温度随井深发生线性或非线性变化,压裂液压力也随井深发生非线性变化。本文选取管内流动的压裂液、管外环空静止井液和压裂管柱为研究对象,建立了温度场、流场和应力场耦合分析的多物理场模型。利用ANSYS软件,计算得到1000m压裂管柱以及压裂液在井口处的温度均为20℃,管柱内外壁在井底处的温度分别为36.99℃、50.55℃,压裂液在井底处温度达到35.47℃。仍选取1000m压裂管柱模型,计算得出管柱在多物理场和应力场中,井口和井底处的等效应力相对误差分别为3.73%、5.97%。可见,采用应力场对压裂管柱强度评价影响不大,但对管柱的轴向应力、环向应力有一定的影响。     

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.     

磁悬浮永磁同步电机转子系统的参数辨识与控制

针对磁悬浮永磁同步电机转子系统在悬浮控制过程中,由于磁力参数不准确从而影响控制器的优化设计甚至破坏系统稳定性的问题,提出一种基于高斯调制函数法的磁力参数辨识方法,并设计滑模控制律对转子的稳态悬浮进行控制。首先,让磁悬浮转子系统在PID控制下闭环稳定,再以多正弦信号激励系统,利用高斯函数作为调制函数,对磁悬浮转子系统连续动力学模型进行数字调制积分,从而建立离散等价参数辨识模型;然后,选择与磁悬浮转子系统频带覆盖范围相匹配的尺度参数构建高斯调制函数,对磁悬浮永磁同步电机实验台的磁力参数进行辨识;最后,依据辨识所得的模型参数设计滑模控制器,实现永磁同步电机转子的稳态悬浮。所提方法避免了对微分信号的直接处理,同时又回避了积分初值问题,能够便捷、有效地辨识磁力参数;所设计的滑模控制器使得磁悬浮转子系统拥有更好的稳态和动态性能。实验结果表明：根据所提方法设计的滑模控制器能够使转子在0.2 s内到达目标位置并保持稳定,其调节时间仅为PID控制的40%。     

基于多新息限定记忆的永磁同步电机参数辨识

在永磁同步电机伺服控制系统中,为了抑制由电机参数变化导致的控制精度下降,引入了电机参数辨识修正调节器参数.为了增强辨识系统的抗干扰能力,提出将多新息方法与限定记忆最小二乘法相结合,增加单步递推数据量,对电机参数进行辨识.通过采集电机运行下的电压、电流及转速信号,对电机定子电阻、交直轴电感、转子磁链参数进行同时在线辨识.通过仿真及实验验证,多新息限定记忆最小二乘法辨识收敛速度快,能有效减小辨识结果的稳态误差且鲁棒性强.     

基于MEMS微芯片的井下多物理场微型测量器

通过随钻测量工具获取井下工程参数是准确掌握井筒信息的有效手段,基于微机电系统(micro-electromechanical systems, MEMS)技术,研发一款集井下温度、压力、磁场和动力学信号测量为一体的微型测量器,以实现对井下多个物理场的协同测量,最终目的是通过多维数据的分析进行井下复杂工况的判断。通过室内管柱循环试验测试,对微型测量器的移动高效性和功能完整性进行验证。结果表明,获得的测量数据可以较好地反映井下漏失、溢流等复杂情况。