双余度永磁无刷直流电机绕组故障诊断研究

双余度永磁无刷直流电机具有可靠性高、体积小、重量轻等优点,但绕组之间的耦合性对故障诊断提出了更高要求。针对双余度永磁无刷直流电机常见的绕组故障,包括绕组开路和绕组短路,选择相电流作为故障分析信号,通过拆分定子槽,改变控制电路的方式,建立了电机的绕组故障有限元仿真模型。根据故障信号和小波函数的特点,分别采用Daubechies3和coif5小波函数对故障信号进行特征提取。结果表明:在小波分解高频部分的第2层,信号有明显突变,并由此确定coif5小波函数进行故障特征检测。采用coif5小波函数对相电流d2分解系数进行了能量特征提取,得到了各相短路时的故障特征向量。建立了基于PNN神经网络的故障诊断模型,对故障样本进行了诊断,诊断结果准确率100%,验证了所用方法的有效可行。     

双余度永磁无刷直流电机磁-热耦合分析

文章针对永磁无刷直流电机中常见的绕组故障,将余度技术引入到无刷电机设计中来,设计了双余度永磁无刷直流电机,它采用2种定子绕组方式,包括同槽嵌放和隔槽嵌放2种结构.根据永磁无刷直流电机的电压平衡方程式,推导了2种结构下的双余度永磁无刷直流电机电压、转矩方程.建立了2种双余度无刷直流电机的电磁场模型,设置了2套独立的控制电路,并利用magnet对其进行了电磁场仿真,对比分析了2种结构下的转速、转矩等.文章建立了2种双余度无刷直流电机的磁热耦合分析模型,对其热场进行了仿真,对比分析了2种结构下的温度.仿真结果表明:2种结构的双余度无刷直流电机在运行过程中,具有良好的动态特性,2套绕组并未给电机带来不良后果,但大大提高了系统可靠性.     

双余度永磁无刷直流电机设计与实验研究

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到永磁无刷直流电机设计中.设计了2种定子绕组方式,包括同槽嵌放和隔槽嵌放结构.建立了2种结构下的数学模型,对绕组电感进行了分析计算,推导了绕组自感和互感之间的关系.根据数学模型,设计了双余度永磁无刷直流电机的具体结构参数,对转速和转矩进行了仿真.利用magtrol测试系统对双余度永磁无刷直流电机进行了实验,对比分析了2种结构不同工作模式下的机械特性曲线.实验结果表明:2种结构的双余度无刷直流电机在运行过程中,具有良好的动态特性,2套绕组同时工作时其转矩为1套绕组工作时的2倍;2套绕组并未对电机性能产生不良影响,但大大提高了系统可靠性.     

双余度高压无刷直流电机有限元分析

针对多电飞机的快速发展,设计了基于270 V的双余度高压无刷直流电机。根据双余度高压无刷直流电机的结构特点,建立了双余度高压无刷直流电机的数学模型,推导了双余度工作时的转矩计算公式。建立了双余度高压无刷直流电机的电磁场模型,并利用magnet对其进行了电磁场仿真,对比分析了单绕组工作时与双余度工作时的反电势、转矩、转速等。并建立了双余度高压无刷直流电机的磁热耦合分析模型,对其双余度工作时的热场进行了仿真。仿真结果表明:双余度高压无刷直流电机在运行过程中,可以达到与单绕组工作时相同的动态特性,转矩为单绕组工作时的2倍,且大大提高了系统的可靠性。     

永磁无刷直流电机及其控制

为提高电机系统测试效率及降低测试成本和风险,提出了回馈制动运行状态无刷直流电机（brushless DC motor,BLDCM）功率级实时仿真方法.该方法以功率级电流源模拟真实BLDCM绕组,可与电机驱动器交互电功率.采用双线性变换和逆Z变换方法推导了基于线电压的虚拟BLDCM数值模型,分析了功率级虚拟BLDCM回馈制动过程的电流路径以及电压和电流关系,给出了回馈制动运行时数值模型所需虚拟绕组线电压的获取方法.构建了功率级虚拟BLDCM实验平台,并进行了回馈制动实时仿真.应用MATLAB软件进行了BLDCM回馈制动的离线仿真以验证实验结果的准确性.结果表明,该方法无须改变驱动器硬件结构,可准确模拟BLDCM的稳态和瞬态过程,有效实现BLDCM回馈制动功率级实时仿真.

     

无刷直流电机启动特性分析

针对无刷直流电机采用PWM调制、全桥式控制时的启动特性进行分析,研究了PWM占空比与启动电流之间的关系,并给出了实验结果。对于电动车、家用电器等领域中电机频繁停、启时的效能问题,具有较重要的理论意义和实用价值。     

一种双余度无刷直流电机转矩脉动抑制控制策略研究

针对两套并联绕组互差30°电角度的双余度无刷直流电机换相转矩脉动问题展开研究.提出一种基于变结构电流前馈的转矩控制方法.该方法结合对应相绕组轴线互差30°的特点,在均流控制的前提下,使用变结构控制策略独立控制两套绕组的电流以保证电机在换相时刻输出稳定的转矩.为了增加电流的响应速度,采用电流前馈控制方法提高电流的变化率.在MATLAB/Simulink环境下搭建模型进行仿真.结果表明,与传统的双余度电机均流控制策略相比,基于变结构电流前馈的转矩控制策略能够有效地降低电机的换相转矩脉动.     

超相式无刷永磁直流电机

设计了一种运行性能好，控制结构简单，运行可靠，调节更灵活的适应于调速运行的电机。它集中了电力电子，永磁性材料和无刷电机的优点，节省能源，减少维护，对社会进步有重要意义。     

永磁无刷直流电机优化设计与仿真

利用遗传-模拟退火混合算法,以磁钢厚度、气隙高度、磁钢宽度、极弧系数、电枢长径比为优化变量,以起动电流、转子轭部磁密、起动转矩、槽满率为约束条件,以减小电机的转矩脉动为目的,编写永磁无刷直流电动机的优化设计程序。利用ANSOFT有限元软件对电机进行优化前后动静态仿真对比实验。结果表明,永磁无刷直流电机优化后的转矩脉动明显减小。     

无刷永磁直流电机的绕组参数计算

绕组电感参数的准确计算对于永磁无刷直流电机的动态性能分析具有重要的意义,分别介绍了绕组电感参数计算的磁场分析法和磁场势磁导法,并结合具有内外转子不同结构的两种永磁无刷直流电机的应用实例,对比分析了两种电感参数计算方法的计算精度与实用性。     

小型电动汽车用永磁无刷直流电机设计

采用Ansoft中基于磁路法的RMxprt模块对一种3kW/24V小型电动汽车用永磁无刷直流电机进行设计,得出了电机各部分的尺寸和参数;并且在Ansoft Maxwell 2D中运用有限元方法分析了电机内磁场的分布情况和电机的特性.     

永磁无刷直流电机在变频空调压缩机中的应用

永磁无刷直流电动机是新一代高性能的驱动电机,它高效、节能、控制简单,已在变频空调压缩机中得到很好的应用.     

稀土永磁无刷直流电机弱磁机理研究

针对稀土永磁无刷直流电机绕组导通角超前产生弱磁效果进行分析,提出一种等效气隙磁密分析方法,通过研究超前导通角的变化与导通相绕组下磁通的关系,推导出对应磁状态的导通相绕组下的磁通变化是稀土永磁无刷直流电机能够弱磁运行的关键。同时通过定转子空间磁势分析研究了电枢反应对弱磁效果的影响。研究表明,电枢反应对于表贴式径向励磁稀土永磁无刷直流电机磁场起一定削弱作用,但作用十分有限。实验结果给出了一种稀土永磁无刷直流电机弱磁效果的机械特性曲线,与理论分析较为吻合。     

对转永磁无刷直流电机建模与仿真

通过对三相绕组星型连接全控桥式电路的分析,介绍了对转永磁无刷直流电机的工作原理;据永磁无刷直流电机的内部数学模型建立了对转永磁无刷直流电机的数学模型,且在Matlab/Simulink对对转电机本体模块、换相模块和逆变器模块等系统进行了建模和仿真,结果表明理论分析和实验结果完全符合。     

电动增压系统高速永磁无刷直流电机研究

由高速驱动电机与压气机组成的电动增压系统,空气经系统压缩进气缸参与燃烧以提升动力输出。但高速电机的高损耗密度和高频特性会引起永磁体高温退磁和绕组阻感变化,不利于系统长时间稳定工作。基于受阻感影响小的基波/三次谐波磁链复合信号设计了新型高速电机无位置控制策略。同时在电机设计时将提升三次谐波信噪比,减小转子径向力和涡流损耗作为优化目标,对极弧系数等电机结构参数进行了设计优化。采用三维温度场方法分析电机温升,发现不同阶段热量传播路径存在不同。样机性能实验显示系统负载运行动态响应迅速,有效降低动力迟滞;温升实验结果表明热平衡时永磁体温度远低于极限温度,可靠性提升;亦验证了热量传播路径的观点。     

基于Ansoft的高速永磁无刷直流电机磁场有限元分析

基于Maxwell二维瞬态磁场分析理论,依据给定的技术指标,运用RMxprt快速确定电机电磁及结构设计方案,并导入Maxwell中建立二维有限元仿真模型,基于场路耦合有限元法对电机的机械特性和效率进行了仿真分析,仿真结果精确地反映了高速永磁无刷直流电机的启动过程,为电机的优化设计、减少转矩脉动、提高启动转矩提供了理论依据。     

双扩展卡尔曼滤波的无刷直流电机无传感器控制

文章研究了双扩展卡尔曼滤波器(DEKF)下的无刷直流电机(BLDCM)无位置传感器控制策略。利用带有噪声的输入信号,设计了一种DEKF观测器以实时估计无刷直流电机状态和参数。在观测器中,2个扩展卡尔曼滤波器分别作为状态滤波器和参数滤波器同时运行估计系统状态和电机参数。在任意时刻下,当前参数估计值作为状态滤波器的一个已知给定输入量,与此同时,当前状态估计值也作为参数滤波器的一个已知给定输入量。所设计的观测器对参数变化、模型不精确、过程噪声和测量噪声具有较强的鲁棒性,在稳态运行和动态运行模式下都可以获得足够精度的BLDCM状态和参数估计值。仿真研究进一步验证了所提出控制策略的可行性和有效性。     

螺旋桨的永磁无刷直流电机绕组换接驱动方法

螺旋桨转矩与大气密度成正比,飞艇最高飞行高度海拔30 km处大气密度为0 km处的1/66,若保持相同转速,0 km的转矩是30 km处的66倍,常规永磁无刷直流电机(brushless DC machines,BLDCM)难以兼顾对高、低空螺旋桨负载的匹配,限制了飞艇飞行高度范围。为此提出利用调节BLDCM磁链的解决思路,进而提出一种BLDCM绕组换接方法,绕组并联减小磁链,满足高空下电机高速运行需求,绕组串联增加磁链,减小电机电流,满足电机低空低速大转矩需求。对不同绕组模式电机性能进行了理论分析,研究了绕组换接BLDCM的设计方法,设计并测试了1台3.5 k W BLDCM样机,样机不同绕组模式下性能测试结果与理论分析相吻合,证明该绕组换接方法可使BLDCM满足0~30 km高度空间内螺旋桨负载驱动的转矩和转速需求。     

电动汽车用永磁无刷直流电机控制器的设计

在分析永磁无刷直流电机运行原理的基础上,设计了一款低成本、高智能的电动汽车用永磁无刷直流电机控制器,实验研究证明该控制系统具有良好的动态响应和稳态特性.     

换相时间对永磁无刷直流电机转矩脉动影响的分析

介绍了永磁无刷直流电机换相转矩脉动变化过程.根据影响电机换相转矩脉动的因素,给出了减小电机转矩脉动的解决方案,以使电机运行更加平稳.通过实验波形证实本结论分析正确,可以为电机减小转矩脉动作为参考.