开绕组BLDCM功率器件故障容错控制技术研究

开绕组无刷直流电机(BLDCM)的每相绕组连接一个H桥逆变器,其相电压和相电流可以单独控制,具有一定容错能力。介绍开绕组BLDCM的数学方程,建立了MATLAB仿真模型。分析开绕组BLDCM在功率器件故障下的运行特性,讨论补偿和重构两种容错控制方法的特点。最后,加工开绕组BLDCM和对应的控制器,并搭建试验平台,验证了开绕组BLDCM正常运行和补偿容错运行下的运行特性。     

开式绕组无刷直流电机导通模式研究

三相无刷直流电机(BLDCM)广泛应用在电驱动领域。传统星形连接和三角形连接的BLDCM绕组之间存在中性点,导致电机转矩脉动和可靠性较差。提出一种将开式绕组应用于三相BLDCM的系统,介绍了开式绕组BLDCM的电路拓扑结构和8种导通模式,分析了开式绕组三相BLDCM的电磁方程,建立开式绕组BLDCM的MATLAB仿真模型,仿真开式绕组BLDCM在8种导通模式下的电流、转矩、转速波形。加工样机并设计试验平台,测试开式绕组BLDCM在两相导通六状态运行模式下的性能,与星形连接BLDCM相比,开式绕组BLDCM调速范围更广、换相转矩脉动减少、机械特性曲线相近。     

共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术综述

开绕组电机系统是将星形绕组中性点打开,两端各接一个逆变器的特殊级联供电方式。在只能提供单一直流电源时,2个逆变器共用同一个直流电源,称为共直流母线结构。由于其具有所需电源数目少、输出功率高、有效电压矢量多样,以及冗余性和容错性强的优点,在高电压、大功率、安全性要求高的场合下有广泛的应用前景。同时,由于该结构存在零序通路,零序电流会产生额外损耗和转矩脉动。因此,有效地抑制零序电流是该结构能够广泛使用的必要条件。通过总结共直流母线开绕组电机系统在国内外的研究和发展现状,介绍共直流母线开绕组电机系统的拓扑结构及其零序电流产生机理,并对零序电流抑制技术进行全面归纳总结。最后,讨论共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术的发展趋势。     

开绕组永磁同步电机控制策略研究

随着我国能源结构的转型,新能源汽车迎来了快速发展.电机作为新能源汽车关键的一部分,对电动汽车行业的整体发展有着重要意义.采用共直流母线双逆变器拓扑结构的开绕组永磁同步电机作为一种新的电机驱动系统,系统共模电压抑制问题与容错控制一直是国内外学者研究的重点.本文以一台三相开绕组永磁同步电机为例,采用了一种可抑制共模电压的控制策略,并基于矢量控制提出了一种适合开绕组永磁同步电机的容错运行方案.最后利用MATLAB/Simulink搭建了相关仿真模型,仿真结果验证了所提出方案的有效性.     

开绕组电机系统拓扑及控制技术研究综述

开绕组电机系统是将常规电机的绕组中性点打开,两端各串接一个变换器而形成的一种双端供电的新型电机系统拓扑结构。开绕组电机系统具有输出功率高、供电模式和电压矢量调制方式多样、控制灵活、冗余性和容错性强等优异特性,在高功率、大容量、宽运行范围场合具有广阔的应用前景。通过对开绕组电机系统在国内外的研究和发展现状进行了分析和总结,介绍了开绕组电机系统的多种拓扑结构及其多电平特性,对开绕组电机系统的控制技术进行了全面综述,总结了开绕组电机系统的特性,讨论了其未来的发展趋势。     

双绕组永磁容错电机矢量控制及其容错策略分析

介绍了双绕组永磁容错电机电流矢量控制系统的基本原理,在采用直轴电流id=0控制方法的基础上,提出开路故障、短路故障及组合故障的容错控制策略。在Ansoft Maxwell 14和Simplorer 9.0环境下,建立了系统的联合仿真模型,并研究了在一相、两相、三相开路和单相短路故障下容错控制策略实施前后的电流、转矩和转速响应曲线。仿真结果表明,双绕组永磁容错电机的电流矢量控制具有较强的容错能力和良好的速度、转矩控制特性,当发生故障时,采用所提容错控制策略,能有效抑制转矩脉动,维持转速稳定。     

一种开关磁阻电机驱动系统绕组能耗制动方式研究

针对基于整流桥交流供电的小惯量开关磁电机驱动系统,为了避免开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)再生制动运行时能量回馈对母线器件的冲击,本文采用了一种SRM绕组能耗制动方法,将制动产生的能量消耗在电机定子绕组上,通过对SR电机绕组能耗制动深入分析和仿真计算,提出了一种开关磁阻电机绕组两相直通绕组能耗制动控制方法,无需专门制动电阻泄放回路,在保证安全快速制动的前提下,简化了驱动系统的结构。以一台基于整流桥供电的四相8/6开关磁阻电机为应用对象,阐述所提方法的具体实施办法。研究结果表明该方法既可以产生必要的制动转矩,又可以避免制动能量回馈对母线电子元器件的冲击,提高了制动过程的可靠性和安全性。     

主从绕组电机驱动系统及控制策略研究

针对大功率电机驱动系统工作在低载波比下引起的转矩脉动问题,该文提出一种基于双定子绕组结构的主从绕组电机驱动系统.利用向从绕组中注入高频谐波电流形成补偿磁链,再与低载波比工况下的主绕组磁链线性组合,保证圆形组合磁链,找到解决低载波比驱动系统中的转矩脉动问题的新途径.首先,阐述电机中主从绕组的磁链组合与转矩补偿原理,并给出主从绕组的设计指标;其次,针对从绕组侧高频谐波电流注入方式、控制策略等问题进行详细分析;最后,仿真与实验均表明该文提出的主从绕组系统及其控制策略的有效性.通过变换器开关损耗与导通损耗的计算与比较,结果表明,实现相同转矩脉动指标,主从绕组系统损耗可以降低30％左右,明显优于现有高载波比三相系统.     

无刷双馈电机功率绕组转矩控制策略研究

为了提升无刷双馈电机动态控制系统运行的稳定性和快速性,通过建立假想的等效旋转控制绕组,分析了电机定子功率绕组及控制绕组电流产生的磁场之间的关系,设计了功率绕组电压磁场定向矢量控制策略.仿真结果表明,无刷双馈电机采用功率绕组转矩控制策略后,转矩波动小,转速稳定时间短,验证了转矩控制策略的优越性.     

双绕组电机在电力系统中的发展

与传统笼型感应电机相比，双绕组电机具有降低电机谐波损耗、杂散损耗及转矩脉动的性能。综述了双绕组电机的研究状况，预测了双绕组电机的应用前景。     

步进电机振荡馈能驱动方式研究

通过在相绕组中串联电容,使主电路产生振荡,电容储能馈送入绕组电感来快速建立绕组电流,使电机在高速运行时仍有较大输出转矩,达到改善电机矩频特性的目的。     

多相自励磁同步电机稳态下高频励磁建模与分析

多相自励磁同步电机具有起动转矩大,无需永磁体,且气隙磁场可调的优势,广泛应用于低速爬坡等短时特殊工况下的大转矩需求。作为一种新型电机,其励磁机理数学模型尚不明确,直接制约了该电机控制系统的发展。为此,针对该电机稳态下励磁展开研究,对自励磁同步电机的结构和高频励磁原理进行分析,研究了稳态下定子绕组中注入高频电流与转子励磁绕组上产生励磁电流之间的数学关系。基于此,获得电磁转矩表达式,并建立了该电机在静止和旋转两种坐标系下的运动方程。在旋转dq坐标系下搭建了MATLAB/Simulink仿真模型与ANSYS Maxwell有限元仿真模型,并进行对比分析,其结果验证了该数学模型的正确性。     

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d-q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略：将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求,该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。     

单绕组多速电动机的设计和探讨

单绕组双速异步电动机是变极电机中方法最简易、应用最广泛的一种变极调速方法。变极电机的设计中,花费时间最多的是研究绕组的排列。通过槽电流表和槽磁动势图定性地分析电机的谐波磁场对电机运行性能的影响,由此确定电机所选槽配合是否合适。在工厂中,通过对现有的单速电机进行绕组改绕来设计单绕组多速电机。改绕计算主要是计算电动机磁路各部分磁通密度数值,不使其过大而致铁心严重饱和。在设计与计算过程中需要综合考虑2种极数下电机性能的特点。     

永磁无刷轮毂电机分数槽绕组的设计与分析

永磁电机由于齿槽效应产生的定位转矩和转矩脉动,在转速较低的轮毂电机中尤为显著.无刷直流电机常用的整数槽绕组节距较大,且绕组相互重叠,使得绕组端部很大.该文对于极对数不同的整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型的绕组和定位转矩进行对比研究.理论分析表明分数槽绕组能够有效减小电机定位转矩与转矩脉动,减小绕组端部长度.最后使用有限元仿真对理论分析进行了验证.     

转子波绕组排列图自动生成系统

介绍了三相绕线型异步电动机转子波绕组排列图自动生成系统的设计方法。说明了此系统在电机设计时可将电机转子波绕组准备快速地设计出来,具备很大的使用价值。     

无速度传感器的无轴承同步磁阻电机控制系统

机械速度传感器给无轴承同步磁阻电机带来维护不便、可靠性降低、总成本增高以及超高转速受限等诸多问题,故宜取消电机的速度传感器.为此提出一种基于脉动高频信号注入法的无轴承同步磁阻电机转速估计方法,该方法在被控电机转矩绕组注入脉动高频电压信号,利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的转矩绕组高频感应电流来估计转子位置,从而实现无轴承同步磁阻电机的无速度传感器悬浮控制.仿真结果表明采用高频信号注入法能准确估计转子实际位置,可实现全速范围内电机的稳定悬浮运行.     

方波驱动无刷直流电动机的模型及仿真

本文建立了方波驱动无刷直流电动机的数学模型,根据所建立的模型,用龙格-库塔方法和编制FORTRAN语言程序,采用计算机对电机运行时的电枢电流、电磁力矩及转速进行数值计算。并通过计算,分析了电枢绕组电感的大小对电枢电流、电磁力矩的影响。     

Low-speed high-torque drive system applying vernier motor torque

The application of the direct drive system is increasing in the field of robot and factory automation because of controllability with high accuracy. However, it requires the motor high torque at low speed. Although the vernier motor presented by Lee in 1963 could produce the reluctance torque in low speed, it involved many problems to be solved. This paper studies the reluctance torque of the vernier motor using the finite-element field analysis. Since the increase of rotor slot number is effective in producing high torque, in the model here, there are not only winding slots but also small slots on the stator teeth surfaces. Also, the rotor slots are provided in the periphery of the core more than the total number of stator slots by the pole number. The calculated torques have agreed very well with the experimental results. A prominent feature of the control scheme is to control the armature current phase based on the detected rotor slot position. Thus there is no problem such as pull-in or pull-out in Lee's vernier motor. Then the instantaneous torque is controlled by the amplitude of armature current. The experimental results on both the speed control and the position control also are shown in this paper.     

基于DSP无轴承永磁同步电机控制系统设计

为控制无轴承永磁同步电机(BPMM)的旋转和转子的稳定悬浮,设计了以TMS320LF2407A型DSP为微处理器核心的BPMM控制系统,充分利用该芯片的中断系统设计出能同时控制电机的电磁转矩和径向力的软件模块,并利用DSP的QEP模块和光电编码器捕获中断CAP6INT,准确检测电机位置.最后通过实验证明了软件系统设计的...