舰用泵高功率密度永磁同步电机设计与分析

根据舰艇水泵对其配套电机要求的特殊性,设计了具有自起动能力的舰艇水泵高功率密度永磁同步电动机。采用"场-路-运动"耦合时步有限元方法,对所设计电机的起动电流、起动时间、稳态转矩脉动进行了计算,分析了负载类型、转子系统转动惯量、V型永磁体槽间距、键槽方案对高功率密度自起动永磁同步电机起动性能和稳态转矩脉动的影响。结果表明,自起动永磁同步电机带水泵型负载时比带恒转矩负载时起动性能更优,起动性能随转子系统转动惯量增大而变差,减小空载气隙磁密5、7次谐波有利于降低自起动永磁同步电机稳态转矩脉动。     

机械弹性储能系统中永磁同步电机反推SVM-DTC控制

机械弹性储能系统在储能过程中驱动电机负载的转矩和转动惯量连续变化,情况复杂,需要一种能够快速跟踪其变化且抗干扰能力较强的控制系统。直接转矩控制响应快,能快速跟踪储能箱转矩,结合反推自适应控制算法,可以使其有较好的稳态和暂态性能。首先采用遗忘因子递推最小二乘算法辨识储能箱转矩和转动惯量,实时更新控制对象参数,结合辨识结果设计转角、转速、转矩和磁链反推控制器,并最终得到定子电压在两相静止坐标系下的分量,同时设计转矩和转动惯量自适应控制器消除辨识误差对控制性能的影响,进一步应用电压空间矢量调制方法产生频率恒定的开关信号,控制逆变器运行。实验结果表明永磁同步电机输出转矩能够快速跟踪负载转矩,且转矩转速脉动较小,储能过程平稳。     

基于DSP的盘式无铁心永磁同步电动机调速系统

高磁能积永磁体的出现使盘式永磁电机的定、转子可以设计成无铁心结构,减少了在同等输出功率和轴转矩条件下电机的重量,避免了铁心损耗且减少了转矩脉动。结合这些特性,设计了基于DSP的盘式无铁心永磁电机调速驱动系统。该系统以TMS320LF2407为控制核心,EXB841作为功率驱动单元,整个系统结构紧凑,集成度好。采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,有效抑制了电流谐波分量和转矩脉动。实验表明,系统稳态转速平稳且无静差;超调量小;能够获得最大启动转矩,响应快,转速上升时间仅为30ms,具有令人满意的调速性能。     

定子永磁式双转子电机设计与实验研究

提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及其混合动力驱动系统的工作原理进行了介绍,详细分析了内外电机的设计方法及基于转矩脉动最小的尺寸优化,并利用有限元方法对电机电磁性能进行了仿真。仿真表明了电机设计的合理性,通过原理样机实测数据验证了电机设计的有效性,并显示了内外电机具有的快速响应性能,说明此结构双转子电机可有效提高转矩密度,减小转矩脉动,通过合理设计能满足HEV应用功率需求。     

基于逆变器的永磁同步电机端口特性模拟及控制技术研究

文章提出了一种基于逆变器的永磁同步电机模拟系统,该系统可在电机驱动测试中取代实际电机和机械测试平台。文章采用亚当斯法建立永磁同步电机的数学模型,模拟电机可实时计算出当前时刻电流和转速等电机状态量。采用改进内模控制器,控制逆变器准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载2种典型运行状态的验证,仿真结果表明该电机模拟系统性能良好,能够准确高效的模拟永磁同步电机电机端口的电流特性。     

多相永磁同步电机磁场解析建模与容错性能分析

为了快速、准确计算多相永磁同步电机(PMSM)在一相或多相绕组故障发生时的容错运行能力,基于傅里叶级数分析方法,在二维极坐标系下建立了多相内转子表贴式永磁同步电机（SPMSM）绕组缺相不对称运行下的空载、负载磁场解析计算模型,并对气隙磁密、空载反电动势(EMF)以及电磁输出转矩等性能参数进行准确计算。设计制作一台44极48槽12相船舶用内转子SPMSM,并通过有限元分析和试验测试对磁场解析模型的准确性进行了验证。在此基础上,为了提高多相电机的容错能力,以最小等值相电流为优化目标,建立了多相电机驱动系统一相绕组开路故障容错控制策略,并以电磁输出转矩、转矩脉动等性能参数为考核指标,对12相SPMSM的容错性能进行了深入分析,进一步提高电机驱动系统的可靠性。     

永磁无刷直流电机驱动的压力机伺服控制系统研究

针对螺旋压力机转动惯量大、启动-制动频繁的特点和转矩的高动态控制问题,分析了压力机的机械结构和工作原理,提出了一种基于永磁无刷直流电机驱动的压力机伺服控制系统,建立了系统的电机-负载模型,设计了基于前馈和PID闭环的控制器,其中PID作为基本的控制器,主要实现系统校正和抗干扰的功能,前馈回路提供系统所需的主要增益,在不影响控制系统稳定性的前提下可以缩短指令响应时间,同时采用基于Buck降压斩波变换器的PAM调速方式来抑制永磁无刷直流电机的转矩脉动.实验与仿真验证了控制方法的有效性.     

电缆绞车驱动电机的SVM-DTC控制策略

电缆绞车是船舶系统重要的组成部分之一,通常选用效率高、维修性能好的永磁同步电机(PMSM)作为船舶电缆绞车的驱动电机。面对复杂的海洋环境,电缆绞车需要在收放电缆时保证电缆的张力不变,进行恒张力控制。同时针对负载时变、突变、非线性的特点,本文提出了自适应模糊PID控制器和空间矢量调制下的直接转矩控制策略对电缆绞车进行控制。利用Matlab/Simulink软件对此控制策略进行验证,结果表明,采用基于自适应模糊PID的空间矢量脉宽直接转矩控制(SVM-DTC)下的驱动电机,在保持直接转矩控制优点的同时,具有优良的动静态特性,可以有效地减小电磁转矩和磁链的脉动,适用于船舶电缆绞车驱动系统。     

带螺旋桨负载的永磁电机DTC-SVM研究

在分析电力推进船舶中推进电机-永磁同步电机（PMSM）的数学模型的基础上,提出直接转矩控制空间电压矢量调制（DTC-SVM）方法,并在MATLAB／Simulink环境下建立了永磁电机DTC-SVM仿真模型。最后,结合电力推进系统中螺旋桨负载特性对推进电机的调速性能进行了仿真。结果表明,永磁电机DTC-SVM较传统的DTC转矩脉动大幅减小,且起动加速过程有良好的响应特性。     

基于磁热耦合法的提花喷气织机直驱永磁电机设计

针对传统异步电机驱动提花喷气织机传动链冗长、系统效率低、噪音大等问题,提出一种永磁电机直驱系统。为保证布匹质量,采用遗传算法优化转子偏心距和极弧系数,削弱电机转矩脉动。由于提花喷气织机负载不断变化,持续影响电机磁热性能,提出一种瞬态磁热双向耦合逐次逼近稳态温升的计算方法。对比分析了不同功率点下电机温升分布规律及电磁性能,得到最佳功率点。最后研制了一台3.1 kW的样机并进行试验,试验数据与仿真结果基本吻合,验证了所提的采用瞬态磁热双向耦合逐次逼近稳态温升进而选取最佳功率点的合理性,为提花喷气织机直驱永磁电机设计提供了依据。