适于一体化电机系统的新结构磁阻旋转变压器的研究

旋转变压器常用来为一些电机系统，包括正弦波驱动的无刷直流电动机，提供转子位置信号。基于目前电机系统一体化的趋势，本文提出了一种新结构多极磁阻旋转变压器，结构简单可靠，能够提供准确的绝对转子位置信息，适合于电机系统的一体化。本文分析其原理及特有结构性误差，并利用有限元方法进行了磁场反问题求解，确定了理想的磁极形状。最后进行了各项误差、精度的实验验证。     

无刷直流电动机简易正弦驱动的原理和实践

正弦驱动的无刷电动机控制电路复杂，价格较高，难以在普通场合被采用，提出了三种简易正弦驱动方法，并对其运行原理和适用性进行分析。简易正弦驱动方法，利用线性霍尔传感器敏感转子位置，直接获得三相正弦驱动控制信号或利用线性霍尔传感器替代旋转变压器。另一种简易正比驱动方法则利用方波霍尔传感器敏感转子磁极位置，然后将磁极位置信号锁相倍频，再由译码器解译成三相正弦驱动控制信号，实现简易正弦驱动。实验证明这是一类性能价格比较高的无刷电动机简易正比驱动方法。     

一种基于SPWM的无刷直流电动机驱动新方法

方波驱动的无刷直流电动机转矩脉动较大,而传统正弦波驱动的无刷直流电动机虽然转矩脉动小,但系统控制电路复杂,且需要高分辨率的转子位置传感器。针对具有Hall位置传感器的正弦无刷直流电动机,提出了一种利用三相Hall位置信号,通过软件算法生成六路正弦脉宽调制波来实现正弦波驱动无刷直流电动机的新方法。建模与仿真证明了该方法的在抑制转矩脉动方面的有效性。     

霍尔位置检测的电动汽车永磁电机矢量控制

针对轻型电动汽车用永磁同步电动机位置传感器成本过高的问题,提出基于霍尔传感器的位置估算算法得到连续位置信号,在获得连续转子位置的基础上实现正弦波电流驱动的矢量控制。研究了电机起动过程中方波和正弦波电流切换方式,采用基于电压外环的弱磁控制策略以实现高速运行。搭建以STM32F103为核心的实验平台进行电机性能测试,实验结果表明,该控制方法能实现电机过载起动和高速运行要求。     

永磁交流伺服电动机与无刷旋转变压器的零位校准

无刷旋转变压器承受高、低温,抗冲击和振动的能力要大大强于光电编码器,所以在军事领域中,永磁交流伺服电动机的位置与速度传感元件多选用无刷旋转变压器。由永磁交流伺服电动机的工作原理可知,定子电枢反应磁场轴线必须时刻跟随转子旋转并保持与转子的磁极轴线垂直(不包括无弱     

基于Hall位置检测永磁无刷电机复合驱动研究

研究了基于Hall位置传感器的永磁无刷电机低成本方波/正弦波复合驱动系统。在讨论了永磁无刷电机转子位置估算与信号校准问题的基础上,分析了电机不同驱动模式下的切换原理和过程优化方案。为了提高状态切换过程控制的鲁棒性,引入了一种自适应模糊控制器,对交轴电流指令iq进行模糊增益补偿,维持切换前后电磁转矩不变,抑制系统状态切换过程中的转速波动。样机实验表明,所研究的永磁无刷电动机复合驱动系统在低速区进行方波驱动,转矩输出能力强;高速区进行正弦波驱动,运行更平稳;驱动模式切换过程平缓、可靠性好。     

方波电动机与正弦波电动机

自同步永磁同步电动机按电机定子绕组中加入的电流形式可分为方波电动机和正弦波电动机二类。方波电动机绕组中的电流式方波形电流,分析其工作原理可知,它与有刷直流电动机工作原理完全相同。不同处在于它用电子开关电路和转子位置传感器取代了有刷直流电动机的换向器和电刷,从而实现了直流电动机的无刷化,同时     

一种新颖的低成本无刷直流电动机控制方案

文章分析比较了具有任意平顶宽度的梯形波反电势无刷直流电动机在正弦波和方波电流驱动下的转矩脉动情况;针对反电势波形接近正弦波的无刷直流电动机,提出一种采用低分辨率霍尔位置传感器的矢量控制方案,重点讨论了基于平均转速的转子位置估计算法,并在Matlab中与传统的方波驱动进行了对比仿真,验证了所提方案的有效性。     

基于dsPIC30F2010的无刷直流电动机正弦波驱动系统设计

针对具有霍尔位置传感器的无刷直流电动机,以dsPIC30F2010为核心控制单元,给出了一种正弦波驱动无刷直流电动机的新方法。根据三相Hall位置信号所包含的位置和速度信息,获得正弦调制波的周期和幅值,并利用不对称规则采样法生成六路SPWM信号。仿真和实验结果显示该方法能够在低成本的前提下,实现正弦波驱动无刷直流电动机平稳运行。     

航空EMA用永磁无刷电动机复合驱动控制策略研究

正弦波驱动与方波驱动是永磁无刷电动机的两种主要驱动方式,各自已经形成独立的控制思想体系,但是方波驱动方式下存在低速转矩脉动较大的问题,而在正弦波驱动方式下出力又较小,不能满足航空用大功率作动系统的需求。针对这一问题,结合两种驱动方式各自的优点,以航空机电作动器(EMA)的主要执行部件永磁无刷电动机为控制对象,致力于研究并设计一种独特的复合驱动系统,电机以正弦波驱动方式起动,并在高速时切换至方波驱动方式。仿真结果证明:该方法能够有效减小低速转矩脉动,并且由于高速时采用了方波驱动方式出力更大,能够有效提高永磁无刷电机的效率,为航空EMA用永磁无刷电动机的高精度、高效率控制提供了一种可供参考的新思路。     

PMSM低速下的转子位置角辨识算法研究

在地铁永磁牵引系统中,为了确保应用无位置传感器算法的永磁牵引系统在低速区转子位置角度辨识性能,需准确辨识转子位置。为此,给出适用于低速的永磁无位置传感器算法,即通过高频方波电压注入法得到初次位置,然后向估计d轴注入正向与负向的电压窄脉冲,比较响应电流以判断高频方波电压注入算法初判的磁极位置极性是N极还是S极,从而得到最终的转子位置辨识值。测试结果表明辨识得到的转子位置和频率误差较小,低速区电压、电流变化平稳。     

无刷直流电机方波正弦波复合驱动器设计

针对无刷直流电机方波驱动出力大,正弦波驱动转矩脉动和噪声小的特点,设计了基于霍耳传感器信号的无刷直流电机方波与正弦波复合驱动器。在不改动硬件电路的前提下,利用软件编程实现了无刷直流电机的方波驱动与正弦波驱动以及两种驱动方式间的动态切换。实验结果表明,无刷直流电机运行稳定,切换方式灵活。该设计的方波正弦波复合驱动器可以有效拓宽无刷直流电机在高精度、低噪声环境下的应用。     

《交流伺服控制系统》系列讲座（二） 第2讲 永磁同步伺服电动机设计相关问题

引言 广义的永磁同步电动机分为方波电流驱动的无刷直流电动机（BLDCM）和正弦波驱动的永磁同步电动机（PMSM）,本讲主要偏重于后者。相对于传统的直流伺服电动机,永磁同步伺服电动机具有无机械换向器、能量密度高、无需太多维护等优点,正越来越多的替代传统的直流伺服电机。而伺服用永磁同步电动机的基本要求如下：     

一种新型低功耗的永磁同步冷却风机系统

针对汽车发动机冷却应用实现了一种基于低成本的正弦波驱动永磁无刷风机系统。为有效提高系统效率、简化实现难度,采用一种新型SVPWM调制方法,可以有效降低功率器件损耗,同时提高直流侧电压利用率。为了进一步提高系统可靠性、降低系统成本,通过三个开关霍尔传感器来实时估计转子位置,以实现连续正弦电流驱动,既保持了无刷直流方波驱动方式结构简单、成本低廉的特点,又实现了正弦波驱动转矩脉动较小的优点。最后,理论分析与实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

不同驱动方式下永磁无刷电动机损耗及热场研究

针对方波和正弦波两种驱动方式对永磁无刷电动机损耗及温升的影响进行了研究,其中方波驱动下对比分析了3种等效电压相同,不同PWM占空比情况下电动机损耗及温升的不同。仿真了2种驱动方式下电动机的电流,并对电流波形进行了谐波分析。采用一种精确的损耗模型对电机进行了损耗计算,并在此基础上利用解析集总参数热网络法进行了温度场分析,实验结果验证了分析结果。通过研究发现,正弦波驱动下电动机的电流为平滑的正弦波,而方波驱动下的电流中存在显著的时间谐波以及PWM型逆变器带来的载波谐波,造成方波驱动下电动机的转子涡流损耗远大于正弦波驱动的。正弦波驱动下,电机的定转子温升差异并不明显。方波驱动下,电动机的转子温升明显高于定子的,并且随着PWM占空比的降低,定转子的温升差异加剧。     

基于旋转变压器的多极电动机转子位置检测系统设计

针对现代低速多极电动机直驱控制,转子磁极位置检测为电动机控制的重要环节。而传统的旋转变压器受到磁极数量较小的影响,无法满足对多极电动机转子磁极位置检测的要求。因此本文旨在设计一款通用的旋变解调系统,可满足不同极数电动机的转子位置检测要求。同时将通过专用芯片解调出来的转子位置信号,经转换电路得到电动机驱动电路所需要的驱动信号。实验证明,该电路简单可靠,精度高,符合多极电动机转子位置检测要求。     

无刷直流电机低成本正弦波控制策略

针对方波控制方式下存在较大输出转矩脉动等问题,采用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术实现了无刷直流电机低成本正弦波驱动。在低分辨率霍尔位置传感器输出的离散角度信号基础之上,运用位置估算算法准确获取转子位置。并介绍了正弦波直接起动策略及相位超前角补偿算法。利用以MC56F8013数字信号控制器为核心的无刷直流电机控制系统实验平台对该驱动方式进行验证。实验结果表明,该驱动方式能够有效地降低输出转矩脉动,减小无刷直流电机运行噪音。     

基于磁网络模型方波永磁电机气隙磁场的研究

对于方波无刷直流电动机来说,如何保证电机低速运行时转速的平稳是调速电机运行的难点之一,反映在设计上乃是如何有效地设计气隙磁场波形,减小定位转矩。文章针对面向气隙磁极结构的永磁电机,根据磁通管原理形成了永磁电机的等效磁网络,把细分的思想应用于永磁体模拟,建立了永磁体较为精确的网络模型,对影响方波无刷直流电动机气隙磁场及定位转矩的几个参数进行了深入探讨及磁场计算,为永磁电机的设计及动态性能仿真提供了一种有效的分析方法。     

《交流伺服控制系统》系列讲座(二) 第2讲 永磁同步伺服电动机设计相关问题

<正>(接上期)引言广义的永磁同步电动机分为方波电流驱动的无刷直流电动机(BLDCM)和正弦波驱动的永磁同步电动机(PMSM),本讲主要偏重于后者。相对于传统的直流伺服电动机,永磁同步伺服电动机具有无机械换向器、能量密度高、无需太多维护等优点,正越来越多的替代传统的直流伺服电机。而伺服用永磁同步电动机的基本要求如下:(1)高功率密度。要求电机具有高气隙磁     

永磁直线同步电机的双滑模观测器的设计

针对永磁同步直线驱动系统中存在双时间尺度特性,利用奇异摄动理论将永磁直线驱动系统分解成快变、慢变子系统,对快、慢变子系统分别设计了滑模位置观测器和滑模速度观测器。通过这两个观测器可以只利用便于测量的定子电流和电压来估计永磁直线同步电动机的磁极位置和线速度,消除了传统上使用位置和速度传感器所带来的诸多不利。仿真结果表明,所设计的双滑模观测器不仅能准确地估计磁极位置和线速度,实现无传感器控制,而且在系统模型存在不确定性和测量噪声时仍具有较好的鲁棒性。