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动圈式永磁直线直流电机的精英保留多种群遗传优化算法 被引量:8
1
作者 吴峻 王湘 宋蕾 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期76-84,共9页
为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以... 为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以磁通密度和电流密度为约束条件,利用其搜索能力强、收敛速度快的特点优化电机的结构参数,并与磁路法初始设计结果和传统遗传算法优化结果进行比较。结果表明:与磁路法初始设计相比,MPGAER能使电机质量减少6.25%,功率密度提高10%,电机动态性能得到提高;MPGAER优化设计的电机功率密度高于遗传算法设计结果,所提方法有效地解决了在优化过程中出现易收敛于局部最优点和寻优效果差的问题。 展开更多
关键词 无人 弹射器 动圈式永磁直线直流电机 多种群遗传算法 结构参数 功率密度
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热限制下铁芯饱和对永磁无刷直流电机过载转矩的影响 被引量:2
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作者 刘鹏 李全武 +1 位作者 薛志鹏 朱文龙 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第33期14243-14252,共10页
合理的铁芯饱和点可提升高过载永磁无刷直流电机的转矩,转矩提升优化的热限制条件会对最佳铁芯饱和点产生影响。有必要探究热限制下铁芯饱和程度对转矩的影响规律,为提升转矩提供理论参考。为此构建了一种考虑铁芯饱和及电枢反应的等效... 合理的铁芯饱和点可提升高过载永磁无刷直流电机的转矩,转矩提升优化的热限制条件会对最佳铁芯饱和点产生影响。有必要探究热限制下铁芯饱和程度对转矩的影响规律,为提升转矩提供理论参考。为此构建了一种考虑铁芯饱和及电枢反应的等效磁路模型,基于该磁路模型,推导了转矩、损耗和热限制条件的表达式,建立了转矩与尺寸及热限制条件之间的解析关系,分析了不同热限制条件下铁芯饱和程度对转矩的影响,探讨了同时限制电流密度及铜耗密度条件下最大转矩与铁芯饱和程度的关系,对比了不同材料对转矩提升的效果。研究表明,在热限制下存在一个使转矩最大的磁密点,不同热限制条件将影响最优磁密点的大小。分别使用有限元仿真与实验测试对解析结果进行了验证,与解析值相比,仿真结果和实验结果的误差分别小于2%和小于10%。仿真和实验结果表明,所搭建考虑饱和的电磁模型以及分析计算过程均具有较高准确性。 展开更多
关键词 无刷直流电 铁芯饱和 发热限制 高过载
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永磁直线无刷直流电动机的建模与仿真 被引量:25
3
作者 梁得亮 鲁军勇 丰向阳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期186-189,220,共5页
从永磁直线无刷直流电动机(LPMBDCM)的基本原理出发,利用MATLAB/SIMULINK中的S Function模块,构造了永磁直线无刷直流电动机的数学模型.利用二维有限元法结合时步法和能量摄动法计算出电机的反电势和电感,合理地考虑了由于LPMBDCM的边... 从永磁直线无刷直流电动机(LPMBDCM)的基本原理出发,利用MATLAB/SIMULINK中的S Function模块,构造了永磁直线无刷直流电动机的数学模型.利用二维有限元法结合时步法和能量摄动法计算出电机的反电势和电感,合理地考虑了由于LPMBDCM的边端效应造成的磁链和反电势不对称.用该模型分析电机的动态性能,得到了电机运行时的相电流、推力和速度曲线.仿真结果与基于ANSOFT二维有限元计算的结果吻合较好,验证了该模型的正确性.该模型具有运算速度快、简单易行等优点,为今后该类电机控制策略的研究及具体实现提供了新的途径. 展开更多
关键词 直线无刷直流电 数学模型 有限元法 仿真
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定子磁链提前换相增加直线永磁无刷直流电机的推力 被引量:7
4
作者 赵宏涛 吴峻 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期118-123,共6页
电磁弹射用直线永磁无刷直流电机在高速时,因换相时间过长而导致平均推力跌落明显,需要实施提前换相来提升推力,而已有的提前换相方法或者算法复杂,或者严重依赖电机参数。提出一种用定子磁链矢量实施提前换相的方法。该方法无需实时计... 电磁弹射用直线永磁无刷直流电机在高速时,因换相时间过长而导致平均推力跌落明显,需要实施提前换相来提升推力,而已有的提前换相方法或者算法复杂,或者严重依赖电机参数。提出一种用定子磁链矢量实施提前换相的方法。该方法无需实时计算提前换相角,只依赖相电阻一个参数。利用磁链空间矢量间的相位关系解释了该方法的提前换相原理,通过提前换相角的解析表达式说明了该方法具有提前换相角可随相电流自动调节等控制性能,最后给出了换相实施方案。仿真和实验结果表明,所述方法可顺利实施换相,且可有效提升电机的输出推力。 展开更多
关键词 直线无刷直流电 定子 提前换相
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直线永磁无刷直流电机推力波动的综合补偿 被引量:7
5
作者 赵宏涛 吴峻 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1494-1497,共4页
推力波动直接影响直线永磁无刷直流电机的加速性能,而齿槽定位力和不规则的反电势波形是推力波动的主要来源。提出了通过磁极错位来减小齿槽定位力的方法,分析了该方法对反电势波形的影响,用直接力控制方法实现了对推力波动的综合补偿... 推力波动直接影响直线永磁无刷直流电机的加速性能,而齿槽定位力和不规则的反电势波形是推力波动的主要来源。提出了通过磁极错位来减小齿槽定位力的方法,分析了该方法对反电势波形的影响,用直接力控制方法实现了对推力波动的综合补偿。系统仿真的结果表明,所提方法可以有效减小推力波动。 展开更多
关键词 直线无刷直流电 推力波动 极错位 直接力控制 综合补偿
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永磁无刷直线直流电机及其选用 被引量:3
6
作者 张日升 李尚政 刘宏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2003年第10期22-23,共2页
永磁无刷直线电机作为一种动力源 ,由于具有动态性能好、零齿槽效应和零引力、低速性能好等特点 ,在高精度定位装置上有广泛的应用。本文在扼要介绍此种电机工作原理的基础上 ,阐述了正确选择永磁无刷直线直流电机的方法 。
关键词 无刷直线直流电 选用 工作原理 定位装置 动态性能
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一种消除直线永磁无刷直流电机边端效应对换相时机影响的方法 被引量:4
7
作者 赵宏涛 吴峻 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期126-130,共5页
电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端... 电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端效应受极弧系数影响显著,并提出了利用不对称滞环比较器或简易单限比较器对霍尔输出信号进行处理从而消除这类边端效应影响的方法,实验验证了简易单限比较器方案的可行性。 展开更多
关键词 直线无刷直流电 边端效应 换相时 极弧系数 不对称滞环 单限比较器
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考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法 被引量:1
8
作者 曾理湛 陈学东 +2 位作者 罗欣 李小清 李长诗 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期75-80,共6页
针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromo... 针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface-mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理:定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d′q′轴坐标系,提出一种id′=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id′=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id′=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。 展开更多
关键词 直线无刷直流电 表面式 相变量模型 推力纹波 矢量控制
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直线永磁无刷直流电机换相过程解析分析与多目标优化计算 被引量:1
9
作者 李会来 李小民 王刚 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2013年第3期58-62,共5页
弹射用直线永磁无刷直流电机具有工作电压高、电流大、工作速度动态范围大的特点,在换相过程中易产生换相推力脉动、平均推力下降等问题。针对直线永磁无刷直流电机(LPMBLDCM)的最佳换相控制和电机参数匹配,建立了换相期间、非换相期间... 弹射用直线永磁无刷直流电机具有工作电压高、电流大、工作速度动态范围大的特点,在换相过程中易产生换相推力脉动、平均推力下降等问题。针对直线永磁无刷直流电机(LPMBLDCM)的最佳换相控制和电机参数匹配,建立了换相期间、非换相期间电机换相过程数学模型,提出了换相距离的概念并分析了各因素对换相距离的影响。建立电机参数匹配多目标优化模型,利用Matlab和Isight软件进行了建模和求解,改善了系统优化匹配设计,验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 直线无刷直流电 换相 换相距离 换相推力波动
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永磁无刷直流电机换相控制研究 被引量:55
10
作者 罗宏浩 吴峻 +1 位作者 赵宏涛 常文森 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期108-112,共5页
永磁无刷直流电机具有结构简单、转矩大等显著优点,然而电机的换相过程会引起转矩波动增大、平均转矩下降等许多问题,随着电机速度的增加,这些问题会变得更为突出。根据电机及逆变器的等效模型推导了变速度条件下最佳提前换相角(时间)... 永磁无刷直流电机具有结构简单、转矩大等显著优点,然而电机的换相过程会引起转矩波动增大、平均转矩下降等许多问题,随着电机速度的增加,这些问题会变得更为突出。根据电机及逆变器的等效模型推导了变速度条件下最佳提前换相角(时间)的解析公式。在Saber Simulator与Simulink联合仿真环境中建立了无刷直流电机的换相控制模型,并对算法进行验证。结果表明,利用该公式对提前换相时间进行控制后,对克服平均转矩随速度增大而下降的问题有显著效果。 展开更多
关键词 无刷直流电 换相 超前角 转矩波动
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永磁无刷直流电机直接转矩控制 被引量:87
11
作者 夏长亮 张茂华 +1 位作者 王迎发 刘丹 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期104-109,共6页
永磁无刷直流电机以其效率高、噪音低、易维护等优点在工业控制的各个领域得到了越来越广泛的应用。但是,永磁无刷直流电机存在较大的转矩波动,这就限制了它在高精度系统中的应用。直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点。它直接在定子坐... 永磁无刷直流电机以其效率高、噪音低、易维护等优点在工业控制的各个领域得到了越来越广泛的应用。但是,永磁无刷直流电机存在较大的转矩波动,这就限制了它在高精度系统中的应用。直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点。它直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩,并将此观测值和给定值进行比较,差值经滞环控制器得到相应的控制信号,再综合当前的磁链状态来选择相应的电压空间矢量,实现对电机转矩的直接控制。该文尝试将直接转矩控制方法用于永磁无刷直流电机的控制,以期达到抑制转矩波动的目的。仿真及实验结果表明,该文提出的方法能够较好地抑制永磁无刷直流电机的转矩波动,并且具有很高的动态响应速度。 展开更多
关键词 无刷直流电 转矩波动 直接转矩控制
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永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法 被引量:51
12
作者 王兴华 励庆孚 王曙鸿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第10期104-108,共5页
该文利用许-可变换,构造了考虑齿槽效应的等效气隙磁导函数,结合偏微分方程的解析算法,计算出等效气隙内任意半径上的气隙磁通密度分布,由此提出了一种永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法,其计算结果与有限元计算结果对比,转矩波... 该文利用许-可变换,构造了考虑齿槽效应的等效气隙磁导函数,结合偏微分方程的解析算法,计算出等效气隙内任意半径上的气隙磁通密度分布,由此提出了一种永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法,其计算结果与有限元计算结果对比,转矩波形基本吻合,证明此方法是正确的、可靠的;同时该方法可应用于磁极分段移位、齿面加辅助凹槽、移动相邻磁极等结构的磁阻转矩的计算,为永磁无刷直流电机设计和优化提供了基本分析手段。 展开更多
关键词 无刷直流电 阻转矩 解析计算方法 无刷直流电
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永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算 被引量:65
13
作者 王兴华 励庆孚 王曙鸿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期140-144,共5页
该文在考虑齿槽影响的前提下,建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型,求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对永磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上,结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构,构造出电机... 该文在考虑齿槽影响的前提下,建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型,求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对永磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上,结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构,构造出电机绕组的场路耦合模型,由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下,计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场,进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩,以便定量分析永磁无刷电机的电磁转矩波动和绕组换相引起的转矩波动,为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 无刷直流电 负载 转矩 计算 电枢
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永磁无刷直流电机空载气隙磁场和绕组反电势的解析计算 被引量:88
14
作者 王兴华 励庆孚 王曙鸿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期126-130,共5页
该文利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,该气隙相对比磁导函数反映了齿槽效应对气隙磁场分布的影响,且这种影响的程度随气隙中的径向位置而变化。在忽略铁心饱和的情况下,结合偏微分方程的解析算法,提出了一种考虑... 该文利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,该气隙相对比磁导函数反映了齿槽效应对气隙磁场分布的影响,且这种影响的程度随气隙中的径向位置而变化。在忽略铁心饱和的情况下,结合偏微分方程的解析算法,提出了一种考虑齿槽效应的永磁无刷直流电机空载气隙磁场分布和相绕组反电动势的解析计算方法。计算结果与二维有限元计算结果对比,其计算波形和大小吻合很好。证明此方法是正确的、可靠的,为永磁无刷直流电机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。 展开更多
关键词 无刷直流电 空载气隙 绕组 反电势 解析计算 转矩
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永磁无刷直流电机转矩波动的自抗扰控制 被引量:50
15
作者 夏长亮 俞卫 李志强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第24期137-142,共6页
自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能优良且算法简单。在分析永磁无刷直流电机转矩波动研究现状的基础上,根据其自身特点以及自抗扰控制器的设计原则,提出... 自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能优良且算法简单。在分析永磁无刷直流电机转矩波动研究现状的基础上,根据其自身特点以及自抗扰控制器的设计原则,提出了基于自抗扰控制器的永磁无刷直流电机转矩波动抑制方法。将电机等效为由2个非线性系统构成的串联对象,设计了2个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制,即外环控制转速并给出内环转矩参照值,内环控制转矩以抑制转矩波动,其实质是改善馈电电流波形。内环转矩子系统采用3个相同的扩张状态观测器(ESO)对三相转矩分别进行观测,进而得到电磁转矩估计值及转矩子系统的实时作用值,据此构造以逆变器直流侧电压为控制输入的转矩子系统一阶自抗扰控制器。实验结果表明,该控制方案不仅能够明显抑制电机运行中的转矩波动,而且电机具有良好的动态响应性能,控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 白抗扰控制器 无刷直流电 转矩波动 动态性能
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基于RBF神经网络在线辨识的永磁无刷直流电机单神经元PID模型参考自适应控制 被引量:40
16
作者 夏长亮 李志强 +1 位作者 王明超 刘均华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第11期65-69,共5页
永磁无刷直流电机控制系统是多变量和非线性的。针对传统PID控制方法的不足,提出一种基于径向基函数神经网络在线辨识的单神经元PID模型参考自适应控制方法,并用于永磁无刷直流电机的控制中。该方法构造了一个径向基函数神经网络对系统... 永磁无刷直流电机控制系统是多变量和非线性的。针对传统PID控制方法的不足,提出一种基于径向基函数神经网络在线辨识的单神经元PID模型参考自适应控制方法,并用于永磁无刷直流电机的控制中。该方法构造了一个径向基函数神经网络对系统进行在线辨识,建立其在线参考模型,由单神经元控制器完成控制器参数的自学习,并在数字信号处理器中实现控制参数的在线调节。系统较好地实现了给定速度参考模型的自适应跟踪,结构简单,能适应环境变化,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 无刷直流电 单神经元 径向基函数神经网络 PID控制
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考虑开槽时永磁无刷直流电机气隙磁场的解析计算 被引量:15
17
作者 周羽 李槐树 +1 位作者 周石 曹晴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第S1期182-188,共7页
该文推导了考虑开槽情况下永磁无刷直流电机空载磁场的解析计算方法。该方法通过磁场叠加原理把永磁体的等效面电流和子区域模型有机的结合在一起,根据边界条件和子区域的接口条件求解电机的磁场。将有限元计算结果和实验结果分别与解... 该文推导了考虑开槽情况下永磁无刷直流电机空载磁场的解析计算方法。该方法通过磁场叠加原理把永磁体的等效面电流和子区域模型有机的结合在一起,根据边界条件和子区域的接口条件求解电机的磁场。将有限元计算结果和实验结果分别与解析计算结果进行对比,结果表明该文所推导的解析方法具有较高的精度。该推导和分析过程可以推广至任意磁极形状的表贴式永磁电机磁场计算。 展开更多
关键词 无刷直流电 面电流 子区域模型
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驱动方式对永磁无刷直流电机损耗的影响 被引量:16
18
作者 邹继斌 李建军 +1 位作者 徐永向 魏延羽 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期43-47,共5页
在分析永磁无刷直流电机方波驱动和正弦波驱动两种不同驱动方式的基础上,研究了两种驱动方式对电机损耗的影响。在正弦波控制方式下,电流超前相反电动势10°时,电机损耗最小;在方波驱动方式下,最优超前角控制时电机损耗最小。实验... 在分析永磁无刷直流电机方波驱动和正弦波驱动两种不同驱动方式的基础上,研究了两种驱动方式对电机损耗的影响。在正弦波控制方式下,电流超前相反电动势10°时,电机损耗最小;在方波驱动方式下,最优超前角控制时电机损耗最小。实验对比研究了最优超前角控制和id=0矢量控制两种控制策略下电机的各种损耗。 展开更多
关键词 无刷直流电 驱动方式 方波驱动 正弦波驱动 损耗
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基于参数估计模型的对转永磁无刷直流电机实时故障诊断方法 被引量:13
19
作者 李宏 王崇武 贺昱曜 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期732-737,共6页
无刷直流电机可靠性高,但在过载、过热等条件下,会造成电机性能降低;在电动力船舶推进系统中,由于速度闭环负反馈作用,这些故障常常无法及时发现,因此在电机运行过程中及时发现故障具有十分重要的应用价值。论文把参数估计技术应用于对... 无刷直流电机可靠性高,但在过载、过热等条件下,会造成电机性能降低;在电动力船舶推进系统中,由于速度闭环负反馈作用,这些故障常常无法及时发现,因此在电机运行过程中及时发现故障具有十分重要的应用价值。论文把参数估计技术应用于对转无刷直流电机故障实时诊断,建立了对转无刷直流电机驱动对转螺旋桨时的实时辨识模型,通过测量电机电压、电流和电机转速,得到电机的绕组电阻、反电势系数和转动惯量参数以及螺旋桨负载的力矩系数,通过观察参数的实时变化,监控电机的工作状态。这种以微分方程为基础的最小二乘方法不影响电机正常工作。仿真结果表明该方法可以完成对转无刷直流电机驱动对转螺旋桨时的故障诊断。 展开更多
关键词 直流电 对转无刷直流电 故障诊断 参数估计
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高压断路器永磁无刷直流电机操动机构的设计及动态仿真 被引量:28
20
作者 李永祥 林莘 徐建源 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期185-189,共5页
为了提高高压断路器的动作可靠性,设计了一种新型操动机构——有限转角永磁无刷直流电机操动机构。针对40.5kV真空断路器机械特性的要求,对驱动电机结构和主要参数(电负荷、磁负荷、极数及极弧系数等)进行了设计。并采用有限元法对电机... 为了提高高压断路器的动作可靠性,设计了一种新型操动机构——有限转角永磁无刷直流电机操动机构。针对40.5kV真空断路器机械特性的要求,对驱动电机结构和主要参数(电负荷、磁负荷、极数及极弧系数等)进行了设计。并采用有限元法对电机的动态特性进行仿真,结果表明,电机设计合理、满足较高的分、合闸速度的要求。 展开更多
关键词 高压断路器 无刷直流电操动 设计 动态仿真
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