无轴承永磁同步电机转子偏心位移的直接控制

无轴承电机运行时由于负载扰动使其转子产生的径向偏心影响了其稳定悬浮性能，因此如何采取直接有效的方法控制转子偏心位移、使转子稳定悬浮成为无轴承电机研究的重点。文中对无轴承电机中的麦克斯韦力进行详细研究后，根据径向偏心位移和径向悬浮力之间的关系，基于可控径向悬浮力产生的机理，采用转子磁场定向，对转子偏心位移的控制提出了一种全新的控制方法：无轴承永磁同步电机转子偏心位移的直接控制，并设计了相应的控制系统。仿真结果表明，该方法有效地提高了无轴承电机稳定悬浮运行的动、静态性能，实现了对转子偏心位移的直接控制。     

无轴承永磁同步电机的转子磁场定向控制研究

无轴承永磁同步电机由于功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。文中针对一类表面贴装式无轴承永磁同步电机，详细推导出径向悬浮力表达式，建立了准确的数学模型。针对电磁转矩和径向悬浮力之间耦合的特点，采用了基于转子磁场定向的控制策略来实现这类无轴承永磁同步电机的非线性解耦控制。实验证明了该控制算法的有效性。该控制算法对插入式转子结构和内装式转子结构的无轴承永磁同步电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

外转子无铁心无轴承永磁同步电机参数优化设计

为解决飞轮储能用电机齿槽转矩大,高速运行时铁心损耗高的问题,提出一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机.首先阐述了外转子无铁心无轴承永磁同步电机的基本结构和工作原理,然后给出了电机的基本设计参数,接着采用Taguchi法以平均转矩、平均悬浮力、转矩脉动和悬浮力脉动为评价标准优化了极弧系数、永磁体厚度、气隙长度和转子厚度,接...     

无轴承永磁同步电机转子径向位移估算策略

无轴承永磁同步电机实现平稳悬浮的关键是对转子径向位置偏移量进行闭环控制。通常无轴承永磁同步电机高性能悬浮运行时都依赖于位移传感器,但由此破坏了电机结构的坚固性、阻碍了电机的低成本实用化等,需要新的位移估算策略替代传统的机械位移传感器。通过建立无轴承永磁同步电机悬浮、转矩两套绕组的磁链、电压和电流状态方程,构建最小二乘法电机转子位移估算模型,进一步提出基于普通最小二乘法和遗忘因子最小二乘法的混合加权最小二乘法估算策略。通过采样电机两套绕组电压和电流,应用混合加权最小二乘算法对转子位移进行在线辨识。仿真及实验证实该方法能实现无传感器工况下电机转子位移的有效估算,电机悬浮和转动系统性能较好。     

无轴承永磁同步电机转子质量不平衡补偿控制

在旋转机械中，由于转子质量的不平衡会导致沿旋转方向的振动，严重影响了系统的动态特性及安全运行，特别是对具有较高速度的悬浮转子来说，不平衡补偿具有重要的现实意义。该文介绍了悬浮转子振动控制原理，推导出悬浮转子的动力学方程。在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上，对无轴承永磁同步电机转子进行了振动补偿控制，基于前馈法设计了不平衡补偿控制系统，并利用Matlab中Simulink工具箱对该系统进行了仿真试验研究。结果表明：基于前馈补偿控制器的振动控制策略能够很好的抑制悬浮转子振动，提高了转子的旋转精度。     

无轴承永磁同步电机原理及研究发展趋势

无轴承永磁同步电机是采用了无轴承技术的高性能永磁同步电机,同时具备永磁同步电机的优良特性与磁悬浮轴承的优点。阐述了转矩绕组极对数为2,悬浮力绕组极对数为3的无轴承永磁同步电机悬浮力产生原理,总结了目前国际国内无轴承永磁同步电机在结构方面与控制策略方面的研究成果,为无轴承永磁同步电机结构改进与控制优化提供重要参考。分析了无轴承永磁同步电机研究发展趋势,为无轴承永磁同步电机进一步研究指明方向。     

无轴承永磁同步电机研究发展概况

无轴承永磁同步电机作为一种新型电机,它继承了永磁同步电机大功率、长寿命、高效率和小体积等优点;同时由于减少了机械轴承,拓展了高速电机在微型化、大功率范围领域的应用。该文介绍了无轴承永磁同步电机的工作原理;综述了近来年无轴承永磁同步电机结构与控制策略等方面的研究概况;总结了研究中存在的问题并展望了发展趋势。     

无轴承永磁同步电机有限元分析

无轴承永磁电机径向悬浮力与电机绕组结构、永磁体厚度及悬浮力绕组中电流等存在着复杂关系，研究这些关系对电机优化设计具有重要参考价值。该文在介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上，推导了径向悬浮力数学模型。用有限元分析和计算方法，讨论了无轴承永磁同步电机在定子绕组相应等效电流作用下，改变径向悬浮力绕组中的电流，电机气隙磁路分布状况；在电机气隙不变，改变永磁体厚度，计算和分析了径向悬浮力与永磁体厚度之间的关系；在电机转矩绕组极对数pM=2不变的情况下，对径向悬浮力绕组采用一对极pB=1和三对极pB=2方式绕制，计算和比较产生的径向悬浮力和麦克斯韦力大小。对pM=2，pB=3的实验样机，在静态悬浮状态下，测试了径向悬浮力和径向悬浮力绕组电流之间的关系，实验结论验证了ANSYS软件计算结果的正确性。     

无轴承永磁同步电机研究现状与发展趋势

无轴承永磁同步电机同时具备永磁同步电机的优良特性与磁悬浮轴承的特点。分析了国内外无轴承永磁同步电机研究现状,指出其发展规律;总结了目前国内外无轴承永磁同步电机结构与控制策略方面的研究成果,为其结构改进与控制优化提供参考;分析了无轴承永磁同步电机发展趋势,为其研究工作指出方向。     

无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真

无轴承永磁同步电机是自身具有磁悬浮轴承功能的新型特种电机，是一个复杂的强耦合的非线性系统，建立无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机数学模型，是设计无轴承永磁同步电机控制系统的前提，实现其径向悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是电机稳定运行的基本条件。该文在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理的基础上，推导了径向悬浮力和电机数学模型，采用基于转子磁场定向控制策略设计了无轴承永磁同步电机矢量控制系统，利用Matlab的Simulink工具箱构建了矢量控制系统，对无轴承永磁同步电机的转速、转矩及转子起浮性能进行了仿真。仿真结果表明控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮，而且电机具有良好的动态性能。     

无轴承永磁同步电机无速度传感器控制系统

基于无轴承永磁同步电机的矢量控制系统,提出了采用扩展卡尔曼滤波器实现无速度传感器运行的控制策略。通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流在线估计电机转子的速度,实现具有较强自适应和抗干扰能力的无轴承永磁同步电机无传感器调速系统。建立了无轴承永磁同步电机状态方程及扩展卡尔曼滤波器速度估计离散算法。在MATLAB/Simulink环境下构建了无速度传感器运行仿真系统,对速度的辨识、电机的动态特性进行了仿真。仿真结果表明:扩展卡尔曼滤波器的速度辨识精度较高,具有良好的鲁棒性,基本满足无轴承电机无传感运行的要求。     

无轴承永磁同步电机电磁特性仿真研究

系统阐述了无轴承永磁同步电机的基本原理和工作特性,分析了转子永磁体、牵引电流激励、悬浮电流激励相互耦合激励下输出牵引转矩、x轴及y轴悬浮力随初始角度的变化特性曲线,研究了x轴及y轴方向不同偏心距下单边磁拉力的变化规律,并通过有限元仿真进行验证。结果表明：y轴方向偏心后会造成y轴方向的单边磁拉力周期平均值增加,以及x轴、y轴方向的动态振幅波动值的增加。随着y轴方向偏心距离的增加,y轴方向偏移的单边磁拉力平均值及振幅呈线性增加趋势,x轴方向偏移的单边磁拉力平均值近似为0,振幅呈线性增加趋势。转子永磁体、牵引及悬浮绕组电流共同耦合激励将产生旋转牵引力、x轴及y轴方向悬浮力,只要针对x、y轴所处位置所产生的悬浮力进行反向补偿,使电机转子在x、y轴方向的合成作用力为0,就可以保证电机旋转过程中转子在不偏心状态下运行。     

无轴承永磁同步电动机的非线性L2鲁棒控制

对无轴承永磁同步电动机提出非线性L2鲁棒控制。在考虑负载、电机电阻以及转子离心力等各种干扰的情况下建立了电机的非线性数学模型,并且通过构造适当的存储函数推导出用于描述L2鲁棒控制器的四个控制律,最后利用仿真测试转速和转子悬浮的抗干扰性能证实了控制律能满足干扰抑制和系统的渐进稳定。     

无轴承永磁同步电机参数优化设计

无轴承永磁同步电机径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度有关,研究径向悬浮力与这些参数之间的关系对电机优化设计具有重要意义。该文在介绍径向悬浮力产生机理的基础上,针对转矩绕组极对数PM=1,悬浮力绕组极对数PB=2的样机,从理论上分析了径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度之间的关系,并采用有限元方法(FEM)对此关系进行了验证。研究结果对于电机的优化设计具有参考价值。     

永磁同步电机转子位置辨识研究

传统脉振高频电压信号注入法在估计永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)转子位置时,因无法辨识转子N/S极而存在位置估算可能相反的问题。利用电机磁场的饱和效应,提出了一种新型转子位置辨识方法,通过分析包含转子位置误差信息的二次高频电流分量,对转子永磁体磁极极性进行判别,结合传统方法,准确辨识出转子位置。对一台凸极式PMSM进行了转子位置估计实验,验证了该方法的有效性。     

永磁同步电动机弱磁扩速概况

分析了适合弱磁运行的永磁同步电动机的结构特点,从本体和控制两个方面介绍了永磁同步电动机的弱磁方法,指出各种方法的优缺点.最后综述了国内外弱磁扩速研究的发展现状,重点介绍了复合转子电机和4种通过改变磁通路径弱磁的新型电机.     

无轴承永磁同步电动机悬浮力的前馈解耦控制方法

对于具有多变量、非线性、强耦合的无轴承永磁同步电动机悬浮与调速系统,实现电机两悬浮力分量之间以及悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是提高其系统性能的关键。建立了无轴承永磁同步电动机耦合的悬浮力模型,提出了一种前馈解耦方法,设计了前馈解耦控制器,将之串接于悬浮子系统中,实现了上述多变量之间的完全解耦,进行了控制系统的仿真研究。仿真结果证实了控制方案的可行性,控制系统具有优良的动、静态调节性能。     

无轴承永磁同步电机数字控制系统的设计

通过分析无轴承永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)的旋转部分和径向力部分的数学模型,应用无轴承PMSM基于转子磁场定向的矢量控制,实现了旋转力矩和径向力之间的静态解耦,并根据控制的需要设计了以TMS320LF2407为控制器核心的无轴承PMSM数字控制系统,并详细分析了实验结果,得出不同速度指令F的电流波形特性.