定子永磁型无刷电机系统及其关键技术综述

程明; 张淦; 花为, 中国电机工程学报 发表时间:2014-10-15 期刊

定子永磁型无刷电机是一类永磁体和电枢绕组均位于定子的新型永磁无刷电机,可方便地对永磁体和电枢绕直接冷却以控制其温度,并易于通过"永磁+电励磁"实现对电机气隙磁场的直接控制,从而获得无刷电机的宽范围调速;凸极转子既无永磁体也无绕组,结构简单可靠,适合高速运行;该电机兼具功率密度高、效率高、容错性能好、控制灵活等特点。该文介绍了定子永磁型无刷电机的基本结构与工作原理,总结了它们的共性规律和个性差别,对其分析设计方法、控制策略等关键技术进行综述,讨论了多种磁通调节方案和容错控制策...


轴向永磁电机及其研究发展综述

黄允凯; 周涛; 董剑宁; 郭保成; 张莉, 中国电机工程学报 发表时间:2015-01-05 期刊

近年来,轴向永磁电机因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得研究人员越来越多的关注,已有大量文献对多种结构的轴向永磁电机在不同领域的应用进行了深入研究。该文介绍了轴向永磁电机的一般定转子结构以及若干特殊结构,对比了轴向永磁电机和传统径向永磁电机的性能和特征,分析了轴向永磁电机的设计分析方法,讨论了轴向永磁电机在不同领域的研究和应用,最后总结展望了轴向永磁电机及其相关技术研究的主要发展方向。...


高速永磁电机设计与分析技术综述

董剑宁; 黄允凯; 金龙; 林鹤云, 中国电机工程学报 发表时间:2014-09-25 期刊

高速永磁电机在航空航天、能源及精密制造等领域具有广阔的应用前景。该文首先介绍了现有文献中的高速永磁电机定转子结构及其所使用的材料;然后从定子铁耗、铜耗、转子涡流损耗与风摩损耗等方面,分别总结归纳了电机中各项损耗及其计算方法;对比分析了各种高速永磁电机温升计算方法;概述了高速电机转子支承方式的发展情况。总结了转子强度与动力学分析相关的问题,最后展望高速永磁电机相关技术的主要发展方向。...


混合励磁同步电机及其控制技术综述和新进展

赵纪龙; 林明耀; 付兴贺; 黄允凯; 徐妲, 中国电机工程学报 发表时间:2014-11-25 期刊

混合励磁同步电机(hybrid excited synchronous machine,HESM)是一种宽调速电机,它结合了永磁同步电机和电励磁同步电机的优点,又克服了它们各自的缺点。因此,它在宽速度运行范围的风力发电系统和电驱动系统具有广阔的应用前景。该文主要论述了混合励磁同步电机的基本特点,分析了几种典型的混合励磁同步电机的结构及工作原理,提出了一种新的混合励磁同步电机拓扑结构。在此基础上,推导了混合励磁同步电机的数学模型。基于分区控制策略,在低速区和高速区,分别研究了...


高速电机发展与设计综述

张凤阁; 杜光辉; 王天煜; 刘光伟, 电工技术学报 发表时间:2016-04-10 期刊

对高速电机的发展现状进行了分析,总结了现有不同类型高速电机的极限指标,详细论述了高速电机的结构与设计特点,包括定子设计、不同类型转子结构设计、转子系统动力学分析以及轴承选型和冷却系统设计等,最后论述了高速电机发展所面临的问题,展望了高速电机的发展趋势。...


永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法

王庚; 杨明; 牛里; 贵献国; 徐殿国, 中国电机工程学报 发表时间:2015-04-01 09:51 期刊

永磁同步电机电流环控制性能是决定驱动系统性能的核心因素。电流预测控制能够使永磁同步电机电流控制获得良好的动态响应,但是控制器电机模型参数与实际电机参数不一致会引起电流静差,导致系统效率降低,无法输出额定转矩,以及无法工作在力矩控制模式等问题。该文根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了控制器电机模型参数误差对电流控制的影响,并提出了一种静差消除算法。这种方法主要适用于控制器中电机模型电感及磁链参数不准的情况,通过在d轴电流控制中加入误差积分作用,并根据q轴电流的响应,动态调...


基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

史婷娜; 肖竹欣; 肖有文; 夏长亮, 中国电机工程学报 发表时间:2014-11-21 17:07 期刊

为实现无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)无位置传感器控制,该文提出一种改进型的线反电势滑模观测器,为减少系统的抖振,该观测器引入了一种光滑的双曲正切函数,使得控制系统不必外加低通滤波器和相位补偿模块就可以获得平滑的线反电动势估计值,进而避免了反电势估计值的相位滞后。文中将估计得到的线反电势信号对应为3个虚拟霍尔信号,直接获得6个离散的换相信号,从而无需固定相移电路和相移角的计算。仿真和实验表明,该文所提出的方法能够准确估计BLDCM的线反电动势...


基于递推最小二乘法与模型参考自适应法的鼠笼式异步电机转子电阻在线辨识方法

赵海森; 杜中兰; 刘晓芳; 王庆, 中国电机工程学报 发表时间:2014-10-25 期刊

为了能够实时准确地获取鼠笼式异步电机转子电阻,提出一种将递推最小二乘法(recursive least square method,RLS)与模型参考自适应法(model reference adaptive system,MRAS)相结合的转子电阻在线辨识方法。该方法首先推导基于dq0坐标系下标准最小二乘法形式的电机参数辨识模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘算法辨识得出电机电感参数;然后将上述辨识得到的电感值作为基于瞬时无功功率的模型参考自适应系统中的电机常数,并采用基于...


一种基于虚拟电机控制的能量路由器

盛万兴; 刘海涛; 曾正; 吕志鹏; 谭骞; 段青; 冉立, 中国电机工程学报 发表时间:2015-07-20 期刊

...源和储能等分布式电源消纳。在此基础上,基于虚拟电机理论,还提出该能量路由器的控制策略,交流侧接口采用虚拟同步电机控制,直流侧接口采用虚拟直流电机控制,以增强系统惯性和阻尼,提升系统稳定性。然后,建立了虚拟电机控制的数学模型,分析其小信号模型和功率分配特性。最后,针对一个典型的能量路由器系统,利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提电路拓扑和控制策略的正确性和有效性,为能量路由器和能源互联网的研究提供了一种新的模型和方法。...


电动汽车用高功率密度电机关键技术

王晓远; 高鹏; 赵玉双, 电工技术学报 发表时间:2015-03-25 期刊

首先介绍了高功率密度电机的运行特点,并结合电动汽车用笼型异步电机和永磁同步电机两种高功率密度电机,分别从电磁设计、机械工艺和冷却方式三方面进行了分析和设计。最后结合电机试验,对提出的改进措施进行了验证。文中提出的设计工艺可为电机设计者提供很好的参考价值。...


永磁同步电机的扰动观测器无位置传感器控制

陆婋泉; 林鹤云; 韩俊林, 中国电机工程学报 发表时间:2015-09-24 14:41 期刊

基于传统观测器的永磁同步电机无位置传感器控制,需要对作为状态变量的电流信号进行微分,这会导致噪声信号的放大,为此需单独设计滤波环节,增加了系统调试的工作量和复杂性。文中基于一类特殊设计的扰动观测器(disturbance observer)提出一种反电动势观测器,该方法将两相静止坐标下电流状态方程中的反电动势作为干扰量,不需要通过状态变量的微分和滤波环节就可以实现扰动量的准确估计。根据反电动势估计结果进行一次反正切计算得到电机的转子位置,同时设计一个随转速变化的转子位置误差...


五相容错式磁通切换永磁电机及其控制

赵文祥; 唐建勋; 吉敬华; 刘国海, 中国电机工程学报 发表时间:2015-03-05 期刊

...rmanent-magnet,FT-FSPM)电机。该电机结构通过引入容错齿设计,增强了各相之间的独立性,提高了电机容错性能。运用有限元方法,对所设计的10/19极FT-FSPM电机的磁场、气隙磁密、反电势及齿槽转矩等电磁性能进行计算,分析奇数转子极结构对反电势和齿槽转矩的影响。在此基础上,研究电机故障时的容错控制策略。运用电路、磁路瞬态联合仿真的方法,对电机的转矩进行计算,并设计加工了FT-FSPM实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。...


高功率密度永磁同步电机永磁体涡流损耗分布规律及其影响

陈萍; 唐任远; 佟文明; 贾建国; 段庆亮, 电工技术学报 发表时间:2015-03-25 期刊

永磁体涡流损耗是高功率密度永磁同步电机热退磁的主要原因之一,对永磁同步电机安全、可靠运行非常重要。本文结合理论分析,使用三维有限元法对永磁体涡流损耗的产生因素及分布特性进行分析。运用涡流密度线的概念及模型,使得永磁体涡流损耗的分布更易于理解。通过将得到的永磁体涡流损耗分块平均分布数据和永磁体涡流损耗整块平均分布数据分别代入三维温度场中进行计算,并与温升实验数据进行对比分析,证明了本文得到的永磁体涡流损耗分布对准确计算永磁体局部温升最热点非常重要。为了适用于工程计算,研究了永...


基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测

张洪帅; 王平; 韩邦成, 中国电机工程学报 发表时间:2014-01-24 16:22 期刊

针对高速永磁同步电机转速高、调速范围宽的特点,该文提出了一种模糊PI模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)观测器,实现了永磁同步电机转子位置检测。此方法将模糊PI调节器应用于模型参考自适应观测器,通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数,以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能,提高了模型参考自适应观测器对高速永磁同步电机转子位置的检测精度。最后,以带有风机负载的4 kW磁悬浮轴承高速永磁同步电机为研...


双凸极永磁双转子电机优化设计与电磁特性分析

陈云云; 全力; 朱孝勇; 莫丽红, 中国电机工程学报 发表时间:2014-04-25 期刊

...hicles,HEVs)用新型双凸极永磁双转子电机(double-salient permanent-magnet double-rotor motor,DSPM-DRM)具有两个转子和两层气隙的特殊结构。针对该复杂电机结构,为获得低输出转矩波动和高转矩密度,提出了DSPM-DRM的一种优化设计方法,推导DSPM-DRM的电机尺寸公式,得到初始设计尺寸,建立了DSPM-DRM的参数化模型。以减小输出转矩波动和提高转矩密度为目标,选择气隙和永磁体充磁宽度、极弧等关键尺寸参数作...


永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识

王庆龙; 张兴; 张崇巍, 中国电机工程学报 发表时间:2014-02-25 期刊

编码器的使用降低了永磁同步电机矢量控制系统的可靠性和耐用性,且某些场合无法安装编码器。理论上可以通过永磁同步电机的电压和电流实时计算出电机的转速和转子位置角度。该文提出了一种基于双滑模模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)的永磁同步电机无位置传感器控制策略。其中,参考模型为永磁电机本身,可调模型为永磁电机电流模型。利用两模型输出的偏差构造了2个滑模面,将通过滑模算法获得的等效控制进行运算即可获得电机的转速和转子位置角度...


永磁同步电机转子初始位置检测方法

鲁家栋; 刘景林; 卫丽超, 电工技术学报 发表时间:2015-04-05 期刊

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",...


变频控制下永磁同步电机温度场分析

丁树业; 郭保成; 冯海军; 章艺; 王海涛; 郭长光, 中国电机工程学报 发表时间:2014-01-24 16:22 期刊

在变频控制下的永磁同步电机谐波含量大、发热严重,且散热结构复杂。为研究其温升分布规律,该文以一台50 kW永磁同步电机为例,基于计算流体力学以及传热传质学基本理论,根据共轭传热原理,建立包含形状复杂的散热翅及接线盒等结构部件的三维流动与传热的物理模型。应用有限体积元法,对变频供电情况下的永磁同步驱动电机内各部件温升及流体流动进行了数值求解,并着重分析了电机内主要结构部件的温升空间分布特性。通过与实验数据的对比分析,验证了其计算结果的准确性以及求解方法的合理性,为中小型永磁同...


异步电机无速度传感器模型预测控制

张永昌; 杨海涛, 中国电机工程学报 发表时间:2014-05-25 期刊

...ive control,MPC)是近年来在交流电机控制领域得到广泛关注的一种优化控制方法。对于两电平逆变器驱动的异步电机系统,传统MPC需要对定子磁链和定子电流进行7次预测得到使目标函数最小的最佳电压矢量,计算量较大,不利于在线实施。通过解析推导定子电流和定子磁链之间的关系,该文提出一种改进的MPC,只需对定子磁链进行预测,省却了计算相对复杂的定子电流预测,使算法复杂性和计算量得到显著降低。另外在MPC的基础上,为了提高系统的可靠性和降低硬件成本,采用速度自适应全阶观测器实...


1.12MW高速永磁电机多物理场综合设计

张凤阁; 杜光辉; 王天煜; 王凤翔; Wenping CAO; 王大朋, 电工技术学报 发表时间:2015-06-25 期刊

高速电机设计时即要满足电磁性能要求,又要满足机械特性的要求,还需满足冷却与温升的要求,因此高速电机的设计是一个多物理场迭代综合设计过程。针对高速电机的多物理场一体化设计过程,本文基于电磁场-转子强度-转子动力学-流体场与温度场等对一台1.12MW,18 000r/min的高速永磁电机进行了综合设计,在多物理场仿真分析的基础上,得到了满足电磁性能、转子强度、临界转速和电机温升的综合设计结果,并加工了一台样机,进行了电机性能实验、转子机械特性实验以及温升实验,实验结果与计算结果...


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