模块化永磁直线同步电机考虑制造公差的推力鲁棒性优化 被引量：7

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作者 龚夕霞 李焱鑫 卢琴芬 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期465-474,513,共11页

模块化永磁直线同步电机(MPMLSM)具有效率与推力密度高、可靠性和可加工性好等优点,非常适用于长行程运输系统;缺点是批量生产中性能易受到加工公差的影响。针对这一问题,该文提出了一种考虑制造公差的综合多目标鲁棒优化设计方法。首先... 模块化永磁直线同步电机(MPMLSM)具有效率与推力密度高、可靠性和可加工性好等优点,非常适用于长行程运输系统;缺点是批量生产中性能易受到加工公差的影响。针对这一问题,该文提出了一种考虑制造公差的综合多目标鲁棒优化设计方法。首先,基于六西格玛设计方法建立了鲁棒优化模型;其次,采用拉丁超立方采样方法在尺寸公差范围内根据正态分布规律进行抽样,模拟大规模生产时电机尺寸受公差影响可能会出现的各种变化;再次,在尺寸优化范围内均匀抽样构成足够的训练样本,由有限元软件仿真这些抽样方案的推力性能,并基于反向传播神经网络建立电机设计代理模型;然后,应用该代理模型对拉丁超立方采样得到的样本进行电机性能的计算,求解样本整体对应的各优化目标的均值与方差,进而计算多目标优化的适应度;最后,采用非支配排序遗传算法Ⅱ进行全局优化,得到鲁棒优化方案,与不考虑公差的确定性优化方案相比,验证了该方法的有效性。鲁棒优化方案虽然略微增加了电机体积和推力波动,但是其失效概率低,受公差影响小,更加符合产品批量生产过程中的质量要求。 展开更多

关键词 模块化永磁直线同步电机(mpmlsm) 制造公差 鲁棒优化设计 六西格玛设计代理模型

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基于磁场调制原理的双三相聚磁式永磁同步电机转矩性能分析

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作者 王笔谈 赵文良 +3 位作者 刘聪 刁成武 陈德志 王秀和 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5328-5340,I0033,共14页

双三相聚磁式永磁同步电机采用模块化相组集中绕线结构可以显著提升磁场利用率,具有转矩密度高、转矩脉动小、结构紧凑等特点,在高品质伺服电机系统中具有较大的应用潜力,然而聚磁和模块化相组绕线结构使其转矩等关键性能产生机理复杂,... 双三相聚磁式永磁同步电机采用模块化相组集中绕线结构可以显著提升磁场利用率,具有转矩密度高、转矩脉动小、结构紧凑等特点,在高品质伺服电机系统中具有较大的应用潜力,然而聚磁和模块化相组绕线结构使其转矩等关键性能产生机理复杂,分析难度大,目前缺乏对该种电机运行机理的深入研究。利用磁场调制原理,对采用模块化相组集中绕线结构的双三相聚磁式永磁同步电机(dual three-phase flux concentrated permanent magnet synchronous machine,DTFC-PMSM)的转矩性能进行深入分析。首先介绍电机结构、设计思路和工作原理,借助“磁场调制”手段,对电机齿槽转矩进行分析,并据此确定最佳内外定子相对角,定量分析电机空载与电枢气隙磁密、空载反电势以及输出转矩,推导气隙磁场主要工作谐波,分析主要工作谐波对转矩的贡献度,同时利用有限元法对分析的结果进行验证。最后,制造样机并搭建实验测试平台,对电机转矩等性能进行测量,验证解析计算和有限元仿真的准确性。 展开更多

关键词 双三相聚磁式永磁同步电机 磁场调制 模块化相组集中绕线 谐波分析 转矩性能

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永磁直线同步电机的磁阻力分析及其最小化研究 被引量：65

3

作者 潘开林 傅建中 陈子辰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期112-115,共4页

该文在简要分析永磁直线同步电机的磁阻力(DetentForce)产生原理的基础上,采用半无限单端结构建立了由于边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析。在此基础上,提出了优化初级长度从而降... 该文在简要分析永磁直线同步电机的磁阻力(DetentForce)产生原理的基础上,采用半无限单端结构建立了由于边端效应产生的磁阻力分析模型,运用傅立叶级数与数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析。在此基础上,提出了优化初级长度从而降低磁阻力的原理与方法,并采用有限元分析进行了对比验证。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 磁阻力分析 最小化 边端效应 数值分析

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基于对角化法的永磁直线同步电机二阶滑模控制 被引量：7

4

作者 孙宜标 杨雪 +1 位作者 夏加宽 王成元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期124-128,共5页

在永磁直线同步电机(permanent-magnet linear synchr-onous motor,PMLSM)伺服系统中,模型的阶次高,且速度和电流等变量间存在的耦合严重影响速度跟踪的快速性和精度。采用基于奇异摄动理论的对角化方法将永磁直线同步电机伺服系统分解... 在永磁直线同步电机(permanent-magnet linear synchr-onous motor,PMLSM)伺服系统中,模型的阶次高,且速度和电流等变量间存在的耦合严重影响速度跟踪的快速性和精度。采用基于奇异摄动理论的对角化方法将永磁直线同步电机伺服系统分解成慢变和快变子系统。为了保证系统的鲁棒性,利用2阶滑模控制的次优算法分别独立设计慢变和快变子系统的控制律,再将2个控制律合成得到永磁直线同步电机的复合控制律。仿真结果表明,所提出的策略具有良好的速度跟踪性能,同时对负载扰动和参数变化具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 奇异摄动 对角化法 2阶滑模 抖振

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基于模块化的无轴承永磁同步电机控制软件设计 被引量：1

5

作者 朱熀秋 付向东 +2 位作者 左文全 吕艳博 魏劲夫 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2011年第6期683-688,共6页

为使无轴承永磁同步电机(BPMSM)控制和调试更方便,设计了模块化的控制系统软件程序.在阐述BPMSM转子悬浮原理的基础上,给出其电磁转矩方程和悬浮力方程.在论述BPMSM数字控制系统功能框图的基础上,提出模块化设计的控制系统软件结构,并... 为使无轴承永磁同步电机(BPMSM)控制和调试更方便,设计了模块化的控制系统软件程序.在阐述BPMSM转子悬浮原理的基础上,给出其电磁转矩方程和悬浮力方程.在论述BPMSM数字控制系统功能框图的基础上,提出模块化设计的控制系统软件结构,并给出其各模块的具体实现方法.最后给出DSP中的2种临界资源管理机制,以确保整个软件系统的快速、稳定运行.搭建了BPMSM数字控制系统试验平台,对样机转子进行了悬浮试验研究.结果表明:采用模块化软件编程思想及相应的实现方法与管理机制,可以很好地实现BPMSM转矩控制、悬浮力控制与人机交互各部分控制功能,满足BPMSM的控制要求.该软件结构及其相应各实现方法与管理机制为无轴承永磁同步电机的控制奠定了基础. 展开更多

关键词 永磁同步电机 无轴承电机 数学模型 软件设计 模块化

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基于级联多模块的永磁同步电机驱动系统传导EMI建模与预测 被引量：4

6

作者 赵丹 申科 +3 位作者 刘卫国 梁培鑫 樊昱琨 段晓丽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4603-4611,共9页

随着半导体器件开关频率的不断提高,采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的电机驱动系统面临着严重的传导电磁干扰问题。在实际应用中,诸如滤波器、电缆、电机及驱动器单元通常处于级联状态,同时系统级的电磁干扰(electromagn... 随着半导体器件开关频率的不断提高,采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的电机驱动系统面临着严重的传导电磁干扰问题。在实际应用中,诸如滤波器、电缆、电机及驱动器单元通常处于级联状态,同时系统级的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)预测无需获得系统内部每个支路/节点的EMI信息。针对上述特点,文中提出一种基于级联T参数的模块化EMI建模方法。所提方法采用基于替换定理的干扰源建模技术以考虑交流电机驱动系统中的PWM开关动作行为。同时,该方法将系统中的各个阻抗单元视为一个二端口网络“黑盒”,并采用T参数进行描述以避免Z参数不能直接应用于级联单元运算的问题。此外,对EMI标准未限制的级联器件单元进行模块化划分,并采用T矩阵运算对其进行简化,该简化过程不存在理论近似。理论分析表明,因EMI优化而增加或改变滤波器等级联模块时,基于级联T矩阵的EMI预测方法只需对涉及的级联单元重新进行划分和阻抗计算即可。最后,以一台永磁电机驱动系统为例进行分析及验证,实验对比结果表明,所提模型具有模块化、复杂度低的特点。 展开更多

关键词 永磁同步电机驱动系统 模块化级联网络 电磁干扰 预测模型

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永磁开关磁链直线电机若干优化设计方法 被引量：9

7

作者 沈建新 王灿飞 +2 位作者 费伟中 汪昱 金孟加 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1-8,共8页

永磁开关磁链直线电机除具有常规永磁直线电机的优点外,还具有显著的成本优势,因此具有很好的应用前景。本文在简要说明该类电机的基本结构与原理之后,指出通过合理调整初级与次级铁心的外形尺寸来减小反电动势谐波含量与电机推力波动,... 永磁开关磁链直线电机除具有常规永磁直线电机的优点外,还具有显著的成本优势,因此具有很好的应用前景。本文在简要说明该类电机的基本结构与原理之后,指出通过合理调整初级与次级铁心的外形尺寸来减小反电动势谐波含量与电机推力波动,采用磁桥结构提高弱磁控制能力和初级铁心机械强度,借鉴旋转电机齿槽力矩的抑制方法来削弱推力波动的齿槽效应成分,并提出辅助齿结构来有效削弱推力波动的端部效应成分,最后还给出了一种模块化结构形式来提高电机的容错性以及边端线圈与内部线圈的对称性。 展开更多

关键词 永磁开关磁链电机 直线电机 推力波动 容错性 模块化设计

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基于MMC的永磁同步电机驱动系统新型电容电压控制策略 被引量：5

8

作者 台丙勇 高聪哲 +1 位作者 刘向东 陈振 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期836-841,共6页

为改善模块化多电平永磁同步电机驱动系统的控制性能,对变换器的双星半桥型拓扑结构进行改进,并建立上桥臂和下桥臂中子模块电容电压可变控制的原理分析模型,提出一种根据电机运行速度灵活调节变换器电容电压的新型控制策略,与传统控制... 为改善模块化多电平永磁同步电机驱动系统的控制性能,对变换器的双星半桥型拓扑结构进行改进,并建立上桥臂和下桥臂中子模块电容电压可变控制的原理分析模型,提出一种根据电机运行速度灵活调节变换器电容电压的新型控制策略,与传统控制方法下变换器的电容电压恒定相比,此新型策略为驱动系统多增加了一维控制量,使系统在灵活性和准确性控制方面得到了明显改善.在实验室中搭建了模块化五电平永磁同步电机驱动系统测试平台,实验结果表明,该新型电容电压控制策略能够有效地控制和调节变换器各个子模块的电容电压,有利于降低系统损耗和改善电机控制性能. 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 灵活电压控制 新型电容电压控制策略 永磁同步电机驱动

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基于MMC-PET的永磁同步电机无源性控制驱动系统研究 被引量：8

9

作者 程启明 傅文倩 +2 位作者 谢怡群 周雅婷 叶培乐 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期83-91,共9页

为了改善传统的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)不适用于高电压、大功率电力系统的不足,提出将模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)应用于PET的输入级,以提高PET的电压和功率等级;输出级由三相全... 为了改善传统的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)不适用于高电压、大功率电力系统的不足,提出将模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)应用于PET的输入级,以提高PET的电压和功率等级;输出级由三相全桥逆变器组成,且在输出级连接永磁同步电机,并提出基于(port controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)模型的无源性控制(passivity-based control,PBC)策略,可进一步应用于列车牵引、风力发电等系统。最后在仿真实验平台进行了电机空载运行、恒速运行、变速运行和负载转矩突变4种不同工况情况的实验分析,结果表明所提控制策略具有鲁棒性强和动态性能好等特点。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 电力电子变压器 永磁同步电机 无源性控制 PCHD模型

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基于磁场能量摄动法的多段永磁直线电机段间电感参数的研究 被引量：4

10

作者 李立毅 马明娜 +1 位作者 刘家曦 陈清泉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期46-55,共10页

铁心连续分段式永磁直线电机的单段定子包括动、定子耦合区域与未耦合区域,其中未耦合区域为半开域磁场。本文从单段定子的区域磁场特征分析入手,分别进行齿槽效应等效、半开域磁场边界确定等求解问题的处理,通过积分获得区域磁场储能... 铁心连续分段式永磁直线电机的单段定子包括动、定子耦合区域与未耦合区域,其中未耦合区域为半开域磁场。本文从单段定子的区域磁场特征分析入手,分别进行齿槽效应等效、半开域磁场边界确定等求解问题的处理,通过积分获得区域磁场储能并将其函数化,由端部补偿储能等效求取三相互感的不对称分量,进而基于能量摄动法获得分段永磁电机在段间过渡时增量自感及互感的变化规律;同时分析不同定、动子长度比对段间动态电感的影响规律。最后通过有限元及di/(dt)实验法验证解析结果的有效性。 展开更多

关键词 永磁直线电机 模块化定子 磁场储能摄动 等效边界 增量电感

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单双层混合绕组型低互感五相容错永磁电机的电磁问题研究 被引量：5

11

作者 隋义 尹佐生 +2 位作者 郑萍 杨士杰 程路明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期329-339,共11页

单双层混合绕组型多相容错永磁同步电机具备良好的相间物理隔离、热隔离和磁隔离能力,通过改变绕组跨距角可以改善定子磁动势谐波分布,在一定程度上降低转子涡流损耗,从而更好地兼顾容错能力和运行性能。该文针对单双层混合绕组型五相... 单双层混合绕组型多相容错永磁同步电机具备良好的相间物理隔离、热隔离和磁隔离能力,通过改变绕组跨距角可以改善定子磁动势谐波分布,在一定程度上降低转子涡流损耗,从而更好地兼顾容错能力和运行性能。该文针对单双层混合绕组型五相容错永磁电机展开研究,基于绕组因数分析,给出该类电机极槽配合选取原则和定子磁动势谐波分布规律,以及典型方案下的谐波比漏磁导系数随绕组跨距角的变化规律。进一步研究容错齿尺寸、模块间气隙宽度、槽口宽度等尺寸对磁动势谐波分布、转矩、互感和齿槽转矩的影响,给出高功率密度、低互感和低齿槽转矩设计原则。通过与传统单、双层分数槽集中绕组电机对比,证明了单双层混合绕组电机在磁隔离能力等方面的优势。研制了五相15槽12极单双层混合绕组电机样机,通过实验对理论分析结果进行了验证。 展开更多

关键词 容错永磁同步电机 单双层混合绕组 低互感 容错齿 模块化设计

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用于船舶永磁推进电机驱动控制的MMC模型预测方法 被引量：10

12

作者 郭燚 王超 解文祥 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期179-189,198,共12页

[目的]针对传统控制策略的多参数整定以及控制策略复杂性问题,提出一种适用于船舶电力推进驱动系统的模块化多电平变换器(MMC)模型预测控制方法。[方法]首先,分析传统控制策略下的驱动系统设计的复杂性问题;然后,基于模型预测(MPC)的优... [目的]针对传统控制策略的多参数整定以及控制策略复杂性问题,提出一种适用于船舶电力推进驱动系统的模块化多电平变换器(MMC)模型预测控制方法。[方法]首先,分析传统控制策略下的驱动系统设计的复杂性问题;然后,基于模型预测(MPC)的优势,提出船舶电力推进驱动系统的MMC模型预测控制方案;最后,在Matlab/Simulink环境下,搭建带有螺旋桨负载的3.3 kV/20 MW永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型,开展仿真验证。[结果]仿真结果表明:该MMC模型预测控制策略下的电机转速和转矩响应无超调,转速静差率保持在1%之内,并且使转矩脉动减少了6.1%,具备技术可行性和明显优势。[结论]研究成果可为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。 展开更多

关键词 电力推进 永磁同步电机(PMSM) 模块化多电平变换器(MMC) 模型预测(MPC)

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一种减小永磁电机转子损耗的转子结构 被引量：7

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作者 赵祥 范瑜 +1 位作者 夏静 张奕黄 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期62-67,共6页

单层分数槽集中绕组具有良好的物理隔离、热隔离和磁隔离能力,故其特别适用于表贴式永磁同步容错电机。针对单层分数槽集中绕组磁场的低次谐波幅值很高,从而引起高的永磁体涡流损耗和转子铁心损耗的缺点,提出了一种单层分数槽集中绕组... 单层分数槽集中绕组具有良好的物理隔离、热隔离和磁隔离能力,故其特别适用于表贴式永磁同步容错电机。针对单层分数槽集中绕组磁场的低次谐波幅值很高,从而引起高的永磁体涡流损耗和转子铁心损耗的缺点,提出了一种单层分数槽集中绕组表贴式永磁同步容错电机的转子模块化结构,分析了该种转子模块化结构减小转子损耗的原理,并以12槽5对极电机为例,通过仿真计算对比了所提结构与其它削弱电枢磁场次谐波技术对电机各项性能的影响。研究结果表明,采用该结构后可以降低电机转子损耗约36%,提高平均转矩5%～10%。 展开更多

关键词 容错电机 永磁同步电机 模块化 分数槽集中绕组 次谐波

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用于离岸风场高压直流输电的并网型多电平拓扑研究(英文) 被引量：7

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作者 费拉斯 许烈 李永东 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期7-13,共7页

提出一种新型的风力发电变换器拓扑结构。可用于离岸型海上风电场,并可采用高压直流输电的方式接入电网。其中,离岸部分包括5个单元结构,每一个单元结构均由一个永磁同步电机(permanent magnet synchronous generators,PMSG)和一个三电... 提出一种新型的风力发电变换器拓扑结构。可用于离岸型海上风电场,并可采用高压直流输电的方式接入电网。其中,离岸部分包括5个单元结构,每一个单元结构均由一个永磁同步电机(permanent magnet synchronous generators,PMSG)和一个三电平中点钳位(3-level neutral pointclamped,3L-NPC)变换器组成,通过最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法控制3L-NPC变换器,进而控制PMSG运行速度。离岸平台由半桥结构串联组成,用于平衡各离岸单元电压并控制总体直流侧电压为给定值。超高压直流电缆将被用于离岸侧和岸侧的功率传输。在岸侧,采用一种模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)实现直流到交流的逆变,并将系统接入电网。 展开更多

关键词 永磁同步电机 三电平中点钳位变换器 半桥结构 模块化多电平变换器 系列直流风电场

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《电工技术学报》2011年第26卷总目次

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《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期216-222,共7页

关键词 模块组合多电平变换器 电流型 三电平 整流器 换向器 仪器电源 脉冲调制 脉宽调制 脉冲持续时间调制 矩阵变换器 逆变器 电子器件 电工技术 输出滤波器 永磁同步电机 永磁式电机 PWM 功率因数校正器 直线感应电机 全桥变换器 学报 连续出版物 目次

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