电动汽车驱动工况下纵向冲击问题研究

针对电动汽车在驱动加速工况下存在纵向冲击的问题,进行了整车纵向动力学特性分析和电机驱动特性分析,找出了引起电动汽车在驱动工况下的纵向冲击的主要因素,并结合整车多体动力学和电机驱动控制进行机电耦合仿真,开展了电动汽车整车在起步阶段和加速过程控制策略转换阶段的纵向冲击研究,提出了抑制电动汽车纵向冲击的方法。该方法能在保证整车驱动性能的前提下,减小了纵向冲击度,提高了平顺性和舒适性。     

基于工况识别的IWM-EV主动悬架MOPSO模糊滑模控制

轮毂电机电动汽车(in-wheel motor electric vehicle,IWM-EV)的电机激励与车辆系统的耦合特性严重的恶化车辆的动力学性能以及电机的工作稳定性,针对这种振动负效应问题,建立了考虑机电耦合的车辆动力学耦合模型,并设计了工况识别的主动悬架多目标粒子群(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)模糊滑模控制器。基于傅里叶级数法建立了轮毂电机的垂向不平衡激励与电机转矩的电机模型;将电机模型与车辆动力学模型结合建立了电机与悬架联合的垂向-驱动非线性动力学耦合模型。基于耦合模型分析了车辆的机电耦合振动负效应特性,针对模型强非线性的特点,设计了耦合模型的非线性控制器。仿真结果表明,控制器能既能有效的减小电机的相对偏心率,抑制电机不平衡电磁力,又能提升车辆动力学性能,有效的抑制了轮毂电机电动汽车的振动负效应。     

感应电机矢量控制系统仿真研究

针对基于空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）和转子磁场定向控制原理的感应电机矢量控制系统,利用控制功能模块化的设计思想,在Matlab／Simulink中建立功能独立的子模块如矢量控制模块、速度控制模块、坐标变换模块、SVPWM子模块等,并将这些功能模块拼装组合,构建了电流、转速双闭环感应电机矢量控制仿真模型。仿真结果表明基于模块化设计的感应电机矢量控制仿真模型是有效可行的,为电机控制器的设计提供了一种途径。     

某纯电动汽车减速器加速异响问题分析与减速器优化

在传递扭矩的瞬时突变工况下,纯电动汽车传动系统和驱动电机的结构特性容易引起整车产生冲击、噪声与抖动等问题,严重降低驾乘舒适性.系统性阐述某纯电动汽车加速撞击异响问题的分析解决过程,建立基于电驱动系统试验台架的排查方法,根据齿轮啮合间隙理论和整车扭矩控制机理,提出具体的工程控制措施与方案,优化电机扭矩过零策略,通过实车实...     

行波型杆式超声电机的动力学分析与性能仿真

建立了行波型杆式超声电机定子的压电有限元模型,并对定子进行了动力学分析.结合行波型超声电机的三维接触/摩擦驱动模型和转子的动力学方程推导了整个电机的机电耦合模型.基于此模型,对直径为20 mm的行波型杆式超声电机进行了动态特性仿真和机械性能预测,仿真结果得到了样机实验结果的验证.     

机电耦合作用下变频调速驱动风机轴系扭振失稳分析

以变频改造后的某台轴流引风机上发生的轴系损坏故障现象为例,建立了风机在矢量变频模式下运行时轴系机电耦合扭振动力学模型,研究了升速过程中传动轴角速度和扭矩变化情况,分析了扭矩脉动情况下的频谱特性,并开展了扭矩和扭振现场测试。研究结果表明,三相交流电经过变频器调制输出到电机的信号中含有大量谐波,风机变频运行在一定转速范围时,电机输出扭矩中的谐波分量与轴系扭转固有频率重合,就会导致传动轴出现扭转共振,有可能出现较大幅度的扭矩脉动。转速较高时,也有可能出现因机电耦合所引发的扭振失稳现象。因电机和风机的转动惯量相差很大,脉动情况下联轴器两侧扭振幅度差别较大,导致联轴器所承受的脉动扭矩较大,容易引发联轴器损坏和转轴裂纹,对设备安全运行产生很大影响。设备变频改造时,应对轴系扭转振动特性和强度进行分析和评估。     

集中驱动式纯电动车动力传动系统扭转振动研究

针对电动车存在的动力传动系统扭转振动问题,提出综合考虑控制电机动态特性及传动系统间隙/柔性的机电耦合仿真方法。建立考虑电磁刚度影响的传动系统扭转振动集中质量模型,研究模态特性,并试验验证模型的正确性;考虑齿间侧隙及半轴柔性,搭建传动系统集中-分布质量模型进行动态响应仿真及试验验证;建立、仿真控制电机模型及机电耦合模型,获得转矩波动影响下传动系统扭转振动时频响应。结果表明,所提机电耦合仿真方法能呈现较丰富的动力学现象,有助于进一步揭示电动车传动系统扭转振动特性。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

数控机床电机-斜齿轮齿条耦合进给系统动态特性分析#br#

数控机床进给系统动态误差是影响加工精度的一个重要因素。针对大型镜像铣床斜齿轮齿条进给系统,通过势能法和切片积分法获得时变啮合刚度,同时考虑啮合误差引入的内部激励建立斜齿轮齿条动力学模型。针对矢量控制电机,建立交流同步伺服电机的双闭环控制动力学模型。将电机模型与齿轮齿条动力学串联构成机电耦合系统动力学模型,通过Simulink 仿真和实验研究,分析啮合误差、电机动态特性对于进给系统动态传递误差的影响,明确了齿轮齿条误差是进给系统的主要误差源。研究成果可为高动态精度的进给系统设计提供参考。     

考虑滑动轴承的轮毂电机扭转振动特性分析

针对轮毂电机多参数机电耦合振动问题,建立轮毂电机六自由度耦合振动模型,识别了滑动轴承油膜刚度阻尼、广义电磁力、定子轴系刚度和螺栓连接刚度。基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真计算模型,求解轮毂电机在电磁力作用下的耦合振动响应,研究结果表明:永磁体磁场和电枢反应磁场相互作用产生的电磁力会导致定子产生新的扭振峰值。通过对比不同转速下电机的扭转振动响应,发现轮毂电机在低速区扭转振动幅值更大,为解决电动车的低速抖动问题提供了新的思路。     

基于无速度传感器直接转矩控制自抗扰交流调速研究

在感应电机直接转矩控制(DYC)调速系统中,常规PID速度调节器在电机受到扰动的情况下,需要花费较长时间才能使电机恢复到稳态值.为此,将一种新型的自抗扰控制器(ADRC)引入感应电机直接转矩控制调速系统中,设计速度ADRc调节器代替PID调节器,基于模型参考自适应控制(MRAS)方法设计速度观测器.对比分析了PID与ADRC两种方案下无速度传感器直接转矩控制交流调速系统性能.仿真试验结果表明,采用ADRC后,系统动态响应更快,抗扰动能力更强,在电机参数摄动的情况下,电机运行速度与指令速度偏差更小.     

Direct control algorithm for doubly fed induction generators in weak grids

An algorithm utilising direct feedbacks of torque and reactive power for the control of a doubly fed induction generator (DFIG) is proposed. Although the algorithm is based on field-oriented control, the algorithm calculates the feedback and feed-forward variables in the stator reference frame to reduce the number of coordinate transformations. Since the algorithm uses a single-loop approach instead of a cascaded loop design, the tuning of the controller is easier and the response time is faster when compared to those of most existing methods. The internal model control (IMC) design method is used in the proposed scheme to formulate the controller parameters. Measures on the possible voltage variations are included to increase the robustness of the system. Computer simulation and experimental implementation are reported. The results show that the algorithm can control the torque and reactive power independently. Harmonic distortions generated by the system are not noticeable because of the use of constant switching frequency.     

Two-motor single-inverter field-oriented induction machine drive dynamic performance

Multi-machine, single-inverter induction motor drives are attractive in situations in which all machines are of similar ratings, and operate at approximately the same load torques. The advantages include small size compared to multi-inverter system, lower weight and overall cost. However, field oriented control of such drives is a challenge since no two motors will have exactly the same operating conditions at any time. In general, at least some motors in the system will operate away from perfect field orientation. It is therefore important to analyse their torque dynamics carefully. This paper discusses existing multi-machine field-oriented control methods, and analyses and compares them from the viewpoint of dynamic performance. For this, an analytical framework based on small-signal analysis is developed to compare multi-machine control methods. This analysis is verified by simulations and experiments.     

Load torque estimation problem for electric machinery servo systems by an inverse method

Abstract

This study analyzes a load torque estimation problem for an electric machinery servo system using the recursive input estimation (RIE) algorithm. This study also presents four novel estimation models, which have different numbers of sensors, considers the process and the measurement noise to estimate load torque without a torque sensor. The proposed algorithm is a novel estimation technique for solving force feedback and state estimation problems for an electric machinery servo control system. In this work, the DC servomotor system is utilized as an electric machinery servo system, and four important RIE characteristics were verified by numerical simulation results: (i) Adaptive forgetting factor in the RIE algorithm can estimate load torque more effectively than constant forgetting factor; (ii) The significant variation of control input and/or load torque impact affects the estimation precision; (iii) The high‐performance load torque estimation model can be established based only on the given control input and techogenerator sensor; (iv) Using different degrees of model errors, the estimation of the performance tendency toward good or bad for control input and load torque are the same. This characteristic shows that good estimated performance for an unknown load torque can be confirmed based on the strength of good control input estimated performance. In other words, model error can be identified via the deterministic control input and its estimation results. The proposed models may have practical applications for solving disturbance compensation problems in electric machinery servo systems.     

平稳高效的开关磁阻电机控制算法

目的 为了提高自动化包装生产线上的产品质量,针对开关磁阻电机本身结构所引起的转矩脉动问题,提出一种基于改进电压矢量选择规律的转矩占空比控制方案.方法 首先,在原有的直接转矩控制12扇区矢量选择表的基础上设计一种新的增转矩矢量选择规律,抑制换相区的转矩脉动,并采用不产生负转矩的减转矩矢量,提高转矩电流比.此外,设计一种转矩占空比控制方法,通过对下一周期转矩的估计,来确定电压矢量作用的时间,从而使得输出转矩能够快速并且稳定地跟随给定转矩.结果 在Matlab/SIMULINK仿真环境下,搭建所提方法的模型,并与模型预测直接转矩控制、基于直接退磁矢量选择表的转矩占空比控制这2种方法搭建的模型进行对比,结果表明,文中方法的转矩脉动在各种工况下比另外2种方法减小了31％～57％,转矩电流比较模型预测直接转矩控制中方法提高了35％～44％,与另一种方法仅相差1％～2％.结论 文中方法使得开关磁阻电机在运行过程中更为平稳,且效率较高.     

电动模拟加载测试系统的设计与实现

针对导弹弹翼尾翼电动模拟加载测试系统,设计系统硬件结构,详细分析加载系统中多余力矩的测试及抑制方法,提出以TMS320LF2407 DSP和以直接转矩控制输出的ACS600伺服驱动器为核心的系统实现方法。对电动加载系统快速性和多余力消除这两个关键性的难点给出解决方案。实验结果表明,系统能精确地模拟弹翼及尾翼在飞行展开过程中的气流阻力,满足加载测试系统的快速性要求。     

径向环形编织机机电一体化系统建模及控制策略研究

针对径向环形编织机电气特性与机械特性的差异导致的编织机电机易超载甚至被烧毁的问题,建立了编织机机电一体化系统模型。该模型包括编织环模型和牵引滑台模型,其中编织环模型由88个齿轮的闭合传动与4个永磁同步电机的同步驱动耦合而成,牵引滑台模型由永磁同步电机的驱动与滚珠丝杠的运动耦合而成。为了解决编织环上4个电机因齿侧间隙等的存在造成的负载不均,提出了转矩均衡控制方法,即：主电机受速度环和电流环双环闭合控制,从电机只受电流环控制;主电机速度环的输出量作为从电机电流环的给定量。为了较快地使编织环电机组的转速与滑台电机的转速满足协同关系,提出了跟踪性能与同步性能解耦控制方法即交叉耦合解耦控制方法,将跟踪误差补偿量按一定比例关系缩小至幅值以下,以凸显协调误差补偿的效果。进行了现场实验,结果表明,采取所提出的控制策略能够使编织环4个电机的输出转矩相差较小,而且在电机启动与加减速阶段可以使编织环主电机与滑台电机的转速达到协同要求的时间大幅缩短。根据控制策略设计了编织机伺服控制系统。研究结果对织物编织质量的提高起到了重要的指导作用。     

Z源逆变器在异步电动机中的应用

近年来,间接磁场定向控制(IFOC)的异步电机驱动由于其效率高、稳定性能强及功率因数高,被广泛应用在高性能驱动系统中。本文采用IFOC技术来控制异步电机的速度大小,并使用Z源逆变器,即在逆变器主电路前加上一对阻抗(LC)网络,通过控制直通占空比,可以实现升/降压功能、提高异步电机的效率。