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[期刊] 华中师范大学学报(自然科学版)  [作者] 王晓光  周晟  胡藏现  赵萌  
介绍了一种轴向磁通盘式无铁心永磁同步电机及基本运行原理,根据基本理论对采用分布式集中绕组电机的电磁转矩进行了计算.基于电机的三维有限元模型主要针对电机的三维磁场分布、电磁转矩特性进行了研究,并与传统的有铁心永磁同步电机进行了详细的对比分析,总结了此类电机参数和转矩特性的一些特点.最后通过实验对本文的仿真结果进行了论证,证明了仿真方法的有效性.
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 赵换丽  何丹丹  方磊  李宁  刘军荣  
详细分析了电压前馈补偿解耦、内模解耦和偏差解耦3种电流解耦方法的原理和优缺点后,提出了对3种方法的解耦效果对电机参数鲁棒性的理论分析;通过设计实验得出转速突变过程中电感的变化规律,在Matlab Simulink仿真环境下有针对性的比较其解耦效果的优劣及其对电机参数的鲁棒性,仿真结果表明偏差解耦是更好的解耦办法。最后在本研究所内基于FPGA+DSP的伺服驱动器平台上对偏差解耦算法进行了实验验证,结果表明,偏差解耦可以显著改善转速突变过程中d轴电流的波动和q轴电流的漂移现象。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 柴锦   李昊   张甫国   王伟胜  
永磁同步电机因具有功率密度大、控制精度高、输出响应快等优势,在工业生产和日常生活中应用广泛。为充分发挥永磁同步电机的性能,该文研制了基于现场可编程逻辑门阵列的电机控制实验平台。平台以Xilinx公司的的XC7A75T作为主控芯片,采用磁场定向控制算法实现了永磁同步电机对位置、速度和转矩的控制功能,实验平台可在不同工作模式下稳定运行,可为学生深入学习和理解永磁同步电机工作原理提供软硬件支撑。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 蒯松岩   朱启铭   王玺凯   谭国俊  
针对传统脉振高频电压注入法辨识表贴式永磁同步电机转子初始位置时,因电机凸极性小、采样电路存在误差而产生无法判别实际转子位置的盲区问题,提出一种改进型脉振高频电压注入方法。将估算d轴定向到三个位置角为0、2π/3、-2π/3 rad的位置上注入高频正弦电压信号,比较三次注入高频电压信号后,估算q轴上的高频响应电流大小,以此来确定转子所在区域对应的初次位置角。再将估算d轴定向到初次位置角上继续注入脉振高频电压,进行闭环控制,利用PI调节器使估算q轴的高频响应电流收敛于零,最后通过极性判断得到转子初始位置。还运用以DSP 28379D为控制核心的实验平台进行了验证实验,实验结果表明,该方法位置辨识精度高,能有效识别转子位置。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 毕大强  郭瑞光  陈洪涛  
设计了一种基于PXI的永磁同步电机快速控制原型教学实验平台,阐述了实验平台的整体硬件结构和软件应用进。采用Matlab/Simulink实现永磁同步电机控制算法自动代码快速生成,快速验证算法的可行性。采用LabVIEW图形化编程实现对FPGA板卡资源分配,再通过Veristand实现控制算法与硬件资源对接,并且快速实现上位机的设计。利用上位机监控系统控制永磁同步电机运行状况,实现永磁同步电机瞬时波形实时观测。该平台功能完善、安全可靠、操作简单,可完成永磁同步电机先进控制算法快速验证。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 雷宇  刘福贵  王鹏飞  
为减小永磁同步电机的齿槽转矩、降低振动和噪声,对内置V型永磁同步电机的极弧系数、永磁体长度和厚度进行了优化。首先利用有限元分析软件建立了电机的计算模型,然后通过三维插值方法得到优化算法所需的样本空间。引入TO算法并增加了模拟环节加快TO算法的寻优收敛速度。利用改进后的TO算法进行寻优计算,得到了一组使齿槽转矩显著减小的优化方案。通过有限元仿真验证了优化结果的正确性。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 韩琨   张长征   袁雷   朱雪松  
为抑制基于滑模控制的永磁同步电机系统的抖振现象,提出一种通过高阶滑模控制设计的MRAS无传感器控制策略。通过设置滑模积分环节达到了抑制抖振的目的,表明了高阶滑模控制过程中积分环节的重要性,阐述了非线性滑模控制参数设置思路,相较于MRAS与SMCMRAS提高了SPMSM在中低速的表现性能。最后,基于MATLAB/Simulink代码自动生成的电机算法测试平台,验证了所设计观测器的有效性。实验结果表明,SPMSM在低速的表现效果良好,零速启动表现良好,高阶滑模控制策略较一阶SMC有效降低了抖振,提高了PI控制的鲁棒性,实现了PMSM的宽速域控制。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 谢斌  张楠  武仲斌  杨如丹  
基于Vehicle Spy 3搭建了永磁同步电机对拖实验平台。该平台可以实现数据采集、数据分析和回放仿真等功能,通过CAN总线实现与电机控制器通信。在进行转矩控制精度实验时,通过上位机增加目标转矩后,电机实际转矩的变化稳定在±30 N·m范围内;在电机系统效率实验时,在电动情况下80%以上效率区间占69.7%,发电情况下80%以上效率区间占65%。实验平台采用软硬件结合的方式,有助于学生掌握CAN总线技术,增强动手操作能力,具有较高的实用性。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 周晓华  蓝会立  王晨  张银  杨叙  廖凤依  吴国强  
利用Matlab/Simulink仿真平台建立了永磁同步电机的电流滞环跟踪调制矢量控制系统和SVPWM调制矢量控制系统的仿真模型,给出了相关模型参数。针对永磁同步电机负载起动、参考转速变化、负载转矩变化等情形,开展了两种永磁同步电机矢量控制系统的仿真实验教学。实验结果与理论推导一致,验证了所建立仿真模型的正确性。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 蒯松岩   吴文扬   卓金亮   魏伟   王玺凯  
在永磁同步电机运行过程中,由于铁芯材料磁导率呈非线性变化而导致电感变化,继而在最大转矩电流控制比(MTPA)控制下出现固有的计算参数与实际参数不匹配现象,严重影响了电机的动态性能和运行工况下的稳定性。针对这一现象,该文采用高频注入原理,通过对高频注入产生的响应信号解调辨识得到实时的电感参数,然后令辨识得到的电感参数参与到MTPA计算中,保证了参数辨识的准确性和电机运行的稳定性,避免了最大转矩电流控制参数与电机不匹配导致的失控问题。最后,采用DSP LAUNCHXL-F28379D为控制核心的实验平台对所提方法进行了验证,实验结果表明该方法能够有效辨识电感参数并实现最大转矩电流控制。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 曹海翔  沈靖文  王善铭  牟佳男  杨占录  洪剑锋  
永磁直流电机的定子振动具有鲜明的特性,对它的分析对于分析其他各类电机的振动具有借鉴作用。该文用解析法分析了电机内的磁场和径向电磁激振力,从物理概念上定性解释了直流电机振动的特征。特别地,指出永磁直流电机槽频电磁激振力的阶数与定子振动形态的空间阶数不同。为准确计算电机振动,利用电磁场有限元仿真了电机内的磁场与电磁力分布,并采用结构场有限元对定子振动进行了仿真。针对试验测试,指出为得到定子振动形态特征,需要在定子上测量足够多的测点。并在一台实际的直流电机上进行振动测试,试验结果与仿真结果相符。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 杨保东   薛朝   周海涛  
该文改进了传统的法拉第磁致旋光仪的轴向磁场产生装置,设计的核心是将多个沿厚度方向充磁的圆柱形钕铁硼永磁铁对称地放置在待测样品周围,改进的法拉第磁致旋光仪具有磁场空间分布稳定、轴向磁场均匀、且大小灵活可调等优点。此外,提出采用“相位法”测量法拉第磁致旋光角,与“消光法”比较表明“相位法”能显著提高测量精度,测量误差小于0.5°。改进的磁场产生装置和测量方法也可用于法拉第反常色散滤光器等磁光旋转科研实验。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 曾颖宇  蒋晓华  
烧结钕铁硼永磁体电导率高,永磁体内涡流有导致永磁体热失磁的风险,因而电机永磁体的温升分析非常重要。该文提出一种基于集总参数热路的永磁体温升分析方法,用有限元法分析定子温度场得到定子等效热路参数,用计算流体动力学方法分析定子开槽下的气隙热阻。应用该方法分析了一台30kW 4极电机的永磁体温度,与红外测温结果相比,在永磁体涡流损耗较大的脉宽调制(PWM)电压激励的情况下,永磁体与定子外圆温度差的计算值与实验测量值相差小于3.7%。采用该方法能较准确地根据电机定子外圆温度预测电机转子永磁体温度。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 刘福贵  王鹏飞  雷宇  
提出一种新型结构的永磁游标电机。该结构转子采用切向充磁的曲边梯形永磁体,并将转子轭外侧开槽,能够有效改善气隙磁场;定子内部开槽,能在保证一定机械强度的情况下,降低定子槽处的径向磁阻,改善磁场调制作用,从而提高永磁游标电机的性能。借助有限元法,比较分析永磁体结构参数、槽结构参数对气隙磁场的影响和定子内开槽的参数,得出初始设计参数。为了得到最优的新结构参数,采用田口法对初始参数进行了优化,使电机性能进一步提高。最后,将采用新结构的永磁游标电机和传统聚磁永磁游标电机的性能进行了仿真对比,结果表明:优化后的新结构电机能够增大气隙磁场基波幅值,提高波形的正旋度,改善了电机的输出转矩。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 蒲芃成  张剀  刘平凡  赵雷  
高速磁悬浮飞轮壳体或机座振动是影响运行精度的关键问题。对于外转子式飞轮结构,当转子轴向基准面与转子旋转轴线之间的垂直度精度在一定范围内时,这种形位误差会导致额外的基座振动。基座的同频振动幅值由转子自身的残余不平衡和位移传感器测量面的形位误差同时决定。因此,该文在传统力自由控制基础上提出了轴向力自由控制方法对基座的轴向振动进行抑制。通过实验比较了不开启不平衡控制、仅开启径向不平衡控制和同时开启径向、轴向不平衡控制3种情况,验证了在转子各自由度同时开启不平衡控制能更有效地减小基座振动。实验结果表明:在工作转速
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