无换向器电机的传递函数及其控制系统设计

本文在研究了由电流源供电的同步电机转矩特性的基础上,分析了无换向器电机的转矩特性,指出,由于反应转矩的存在,电机的转矩和电流之间的关系呈非线性。本文利用根轨迹法仔细地研究了非线性对一般具有三阶最佳特性的调速系统的影响。並用聂代图定量地估计了系统在选取不同调节器参数时的动态响应。得出结论认为:无换向器电机的调速系统,若以电流限幅值时的转矩系数为基础进行设计,可保证电机在不同负载下均具有较好的动态性能。最后本文还对利用非线性反馈补偿将无换向器电机调节系统线性化的问题进行了分析探讨。     

一种磁悬浮球形感应电机的仿真特性分析

对浮转一体式球形感应电机的结构原理和工作特性进行了简单研究和仿真计算,同时根据感应电机和磁场电磁力的相关原理公式,分析了浮转一体式电机在工作时电流源的频率、大小对电机性能的影响,并对仿真结果进行整理归纳,总结了电机工作时各项参数的最优选择规律。     

电流源型逆变器电机驱动系统的储能电感电流与转子磁链最优控制策略

在电流源型电机驱动系统中,直流侧电压源与储能电感共同构成电流源为交流负载提供能量,然而在调制过程中,因储能电感电流无法独立控制而导致电流出现断续或持续增加的问题,且电机减速时无法实现能量回馈。该文在电流源型逆变器的直流侧增加电压–电流变换电路实现对储能电感电流的控制及能量的回馈,并设计一种适合于储能电感电流的滞环控制策略。与此同时,为了提高直流侧电流利用率,降低线路损耗,通过推导出转子磁链定向后储能电感电流与转子磁链的稳态数学关系,得到不同转速与电磁转矩情况下转子磁链与储能电感电流最优给定值的确定方法,并在此基础上设计电机转速、转子磁链闭环控制策略。仿真和实验结果验证了所提出的转子磁链与储能电感电流给定值计算方法的正确性,且基于储能电感电流调节的感应电机矢量控制系统在不同工况下均具有良好的稳态、动态性能。     

逆变器驱动电机系统中的耦合电流

针对由于逆变器驱动电机系统中的PWM电压具有高频和高dv／dt的特性,在电机内部产生共模耦合效应,并产生共模耦合电流流过电机内部的寄生电容这一特点,通过建立的分布参数电路模型和等效的集总参数电路模型,研究了电机内部高频情况下的共模耦合效应,分析了共模耦合电流的基本特性,给出了共模耦合电流的计算方法,对三相系统中的耦合电流进行了试验研究,并讨论了耦合电流对系统性能的影响。结果表明,耦合电流伴随电压的跳变而产生。呈双频振荡,引起电压和电流的畸变,并将引起电机绕组的过电压。     

混合式步进电机的试制与特性分析

本文就永磁混合式步进电机各参数变化对性能的影响作了较全面地分析与理论计算,编制了电机静特性和动特性计算的计算机程序。结果表明计算值与测试值有较好的吻合性.文中对仿机与样机进行了对调试验研究与分析,所得结论有助于步进电机的设计。     

永磁式双凸极电机输出转矩和电流关系研究

双凸极电机是上世纪九十年代提出的一种新型交流调速系统,自提出以来对双凸极电机的研究工作主要集中在电机本体结构及电机静态特性方面,而对电机系统在稳态运行特性研究较少。文中以现有研究成果为基础,以1台12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,在有限元法对电机内电磁场分析结果的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了该系统在不同转速下改变电流限幅值对其输出转矩的影响,并在1台原理样机上进行了试验验证。研究及试验结果表明:在低转速下,系统输出转矩与电流限幅值基本上成线性关系;在高转速下,改变电流限幅值对系统输出转矩的作用减弱。     

开关磁阻电机非线性计算及动态系统仿真研究

基于ANSYS和Simulink对整个开关磁阻电机驱动系统建模、仿真.将有限元与控制结合对开关磁阻电机系统非线性特性进行仿真研究.通过对整个电机系统的研究建立一种快速、准确的非线性系统仿真环境,从而有助于对开关磁阻电机进行深一步研究、设计与控制.最后通过对样机低速运行情况下进行电流斩波控制仿真试验,验证结合有限元计算与控制系统仿真分析对开关磁阻电机非线性以及动静态特性研究的有效性.     

感应电机驱动系统的离散域电流调节器分析和设计

在感应电机矢量控制系统中,普遍采用在连续时间域内分析并随后离散化的方法进行电流调节器的设计,而当系统运行在高速条件下,受电机dq轴耦合以及数字系统控制延迟的影响,将导致系统性能下降。基于电机离散化模型,对使用不同电流调节器的系统特性进行了对比和分析,并通过直接离散的复矢量电流调节器设计方法,使电流环不受电机转速影响,保证了系统在宽速度范围内运行的良好性能。仿真和实验结果验证了该电流调节器设计方法的优越性和有效性。     

大气隙直线感应电机的力特性分析

大气隙直线感应电机（气隙长度大于10mm）目前已经在地铁、轻轨中得到了很好的应用,在过山车、海盗船等大型游乐设备中也有很好的应用前景,其推力与法向力特性对系统性能很重要.该文介绍了该类电机的结构与设计所用的传统等值电路.通过实验证明,等值电路对计算电流与推力仍然有效,而法向力的计算与纵向边端效应对气隙磁场的影响则需要建立在有限元数值分析方法基础上;在此模型基础上分析了推力、法向力与电机初级电流大小、电流频率、气隙长度之间的关系.结果表明大气隙直线感应电机的法向力与推力之比小于普通直线感应电机,因此法向力基本不影响应用系统.该文的结论为此类电机的设计与应用提供依据.     

异步牵引电机冷却设计的分析与验证

以某异步牵引电机为例,介绍了电机冷却系统设计的过程和主要原则。分析了电机内冷却介质的流动特性并提出改善流量分配的措施;通过对比电机定子绕组温升的计算值与试验值,验证了计算方法;详细分析了海拔高度对空气性质和电机绕组温升的影响,并阐述了在冷却设计时考虑运行环境因素的重要性。介绍的设计思路和结论对异步牵引电机的冷却设计具有一定的参考价值。     

电流控制电压源逆变器驱动的感应电机逆解耦控制

在转子磁链坐标系下,以电流控制电压源逆变器供电驱动电机运行.通过在电流内环采用高增益控制器,感应电机模型中的2个定子电流分量可近似为定子参考电流,从而可忽略定子电流动态特性的影响,将以定子电压为控制量的感应电机四阶模型降阶成以定子电流为控制量的二阶模型.采用状态反馈线性化方法求得感应电机的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的感应电机动态解耦成转速与转子磁链2个一阶子系统.在此基础上,设计一种积分比例(IP)控制器对解耦子系统进行闭环控制.电流内环采用滞环比较器,直接获得PWM信号,控制逆变器实现电流跟踪,从而使调速系统具有快速的动态响应性能.仿真结果验证所提控制方案的有效性和优越性.     

电源切换对感应电机产生的影响

电源快速切换不仅引起的冲击电流远大于电机设备常规起动电流，而且会造成瞬态电磁转矩值大范围波动，影响系统工作特性，降低设备使用寿命。文中以感应电动机为例，借助Ansoft软件分析电机系统电源和后备电源快速切换引起的冲击扰动问题，并主要阐述切换前后感应电动机的机械特性、各性能参数的变化、以及磁场的分布情况。     

PWM电机系统漏电流分析

随着PWM变频器在电机控制中的广泛应用,在电机控制性能显著提高的同时,系统共模电流(正常漏电流)的问题愈发严重。同时,当电机系统发生漏电故障时,现有漏电保护装置不能区分故障漏电流和正常漏电流,导致系统存在安全隐患。针对此问题,首先对PWM电机系统正常漏电流计算模型和流通路径进行研究,然后对系统的漏电故障点及相应故障漏电流进行了分析,最后通过试验测试对PWM电机系统正常漏电流和正常与故障混合漏电流的时频特性进行深入分析和研究,为正常漏电流的有效抑制和故障漏电流的准确检测提供理论指导。     

频域寄生电容法变频电机Hertz轴承电流密度计算

提出应用频域寄生电容法计算Hertz轴承电流密度。该种方法以电机系统内的寄生电容为研究对象,通过解析法确定其频域特性,结合电机内耦合电容拓扑结构计算轴承电流。本文以一台3k W变频电机为研究对象,通过解析法确定其各部分寄生电容的频域特性,并通过阻抗分析仪对计算结果进行校验。根据变频器电机系统耦合电容模型列写轴承电流线性微分方程,通过一般线性扩展法对其进行求解,求得轴承放电电流。搭建轴承电流测量平台,对轴承电流进行测量,与计算结果基本吻合。最后应用接触力学中的经典Hertz理论求得轴承接触面积,进而计算轴承电流密度。该种轴承电流密度计算方法为定量评估轴承电损伤提供了理论依据。     

48 V被动油冷感应电机冷却性能研究

以48 V扁线绕组感应电机为研究对象,采用COMSOL软件温度场仿真计算方法,研究感应电机的转子旋转搅动冷却油的被动冷却方式对感应电机温度场分布的影响和热均衡效果。将三维电磁场分析的难度降维为电机轴向中部平面进行二维电磁场分析,以简化计算并得到其磁通密度分布图,由此计算出电机各部分的损耗值。建立该电机简化的三维全域仿真模型,并对其进行了大电流工况下瞬态热分析,仿真结果表明：被动油冷电机中气隙、转子、绕组的温升得到了明显减少。在两台相同性能参数的电机上进行空气冷却和被动油冷方式冷却温升试验,试验结果表明：与风冷系统相比,被动油冷系统能显著改善电机的转子、扁线绕组的温升,电机输出功率得到明显提升,是一种较为经济且可靠的散热系统。     

开关磁阻电机驱动系统电流波形及其对系统性能的影响

开关磁阻电机驱动系统具有电机结构坚固、系统调速特性优良等特点,整个系统的输出特性与电机电流波形有密切的关系,本文在分析开关磁阻电机电流波形特点与电机输出特性的基础上,结合所研制的样机,分析了电机电流波形对系统运行特性的影响,导出了开关磁阻电机实现最优运行的电流控制策略.     

注入谐波电流的长初级双边直线感应电机推力波动优化研究EI北大核心CSCD

长初级双边直线感应电机(DLIM)的端部效应会引起推力波动,影响电机稳定运行。为降低电机推力波动,采用注入谐波电流方法抑制纵向端部效应引起的两倍滑差频率的推力波动,推导出注入谐波电流后电机气隙磁密和电磁推力的解析表达式。求解出使推力波动分量的合成结果为0时,应注入谐波电流频率、相位、幅值的表达式,并分析注入谐波电流对气隙磁密、推力特性的影响。最后建立长初级双边直线感应电机的有限元模型,仿真计算注入谐波电流的相关参数,分析比较注入谐波电流前后气隙磁密和推力特性,并将仿真结果与解析计算结果对比,二者具有很高的一致性。结果表明注入谐波电流可大幅降低推力波动,为长初级双边直线感应电机推力波动的优化研究提供理论依据。     

感应电机无源性分析及自适应控制

感应电机由于其变量非线性耦合、转子电量难以测量、电机参数时变性这3方面的问题，导致交流调速控制复杂。无源性控制理论应用于感应电机控制是一种全新的方法，其控制律是全局定义的，无输入输出线性化解耦奇点问题，是间接磁场定向控制。证明了感应电机转子磁链子系统的无源性，找到系统能量耗散特性方程中的无功力，它不会影响系统的稳定性，得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值，同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化，设计自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性，构建了带电流内环速度控制系统。该方案保证转矩、转子磁链及转速的渐进跟踪，使调速系统具有良好的动静态性能，易于实现。仿真验证了设计的控制系统的有效性和先进性。     

系统电参数及其对轴承电流的影响

本考察了在脉宽调制（PWM）电压源逆变器下运行时交流电动机轴电压以及所引起的轴承电流。本回顾了引起轴电压和轴承电流的轴承和电动机的电气特性。简单回顾了以前所做的工作,其中包括了对轴承电流所作电气分析的系统模型。以姐妹篇章的工作为基础,放电侵蚀（EDM）倾向由一个设计方程决定,该方程是各系统部件的一个函数。本叙述了有关的电机参数及其公式,计算了从5至1000马力电机的值。用实验的方法评估了系统元件对轴电压和轴承电流的影响,其结果可与理论值相比拟。最后,章将叙述轴电压和轴承电流问题一个解决办法的定量结果。     

基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究

根据开关磁阻电机的特性,建立电机数学模型,分析了电机工作原理及电机运行中的相电流、磁链和位置角三者之间的关系;在Matlab/Simulink环境下搭建开关磁阻电机调速系统模型,仿真分析了电压、开断角对电机转速、转矩、电流的影响;基于仿真分析,设计了电流、转速双闭环调速控制系统,并将其与电流斩波调速控制系统进行对比,仿真结果表明,电流、转速双闭环调速控制具有起动快、脉动小和运行稳定等优点,更适用于开关磁阻电机的调速控制。