考虑定位力矩补偿的磁通切换永磁电机模型预测转矩控制方法 被引量：15

1

作者 黄文涛 花为 於锋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期27-33,共7页

为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法。通过有限元分析获得FSPM电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模... 为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法。通过有限元分析获得FSPM电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模型。基于MPTC原理,利用补偿转矩模型、预测转矩模型和预测磁链模型共同设计价值函数,以获得最优开关状态。所提控制方法不但能实现定位力矩补偿和转矩脉动抑制,还具有较好的动态性能,并且适用于一般的永磁同步电机。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 定位力矩补偿 模型预测转矩控制 转矩脉动

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轨道交通用次级分段型直线磁通切换永磁电机研究 被引量：22

2

作者 曹瑞武 苏恩超 张学 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1001-1012,共12页

基于城市轨道交通直线牵引系统,已有研究成果综合比较了直线感应电机(LIM)和次级齿槽型直线磁通切换永磁(LFSPM)电机,结果表明次级齿槽型LFSPM电机具有推力密度大、效率高和功率因数高等优点。然而,其次级为齿槽结构,如应用于轨道交通... 基于城市轨道交通直线牵引系统,已有研究成果综合比较了直线感应电机(LIM)和次级齿槽型直线磁通切换永磁(LFSPM)电机,结果表明次级齿槽型LFSPM电机具有推力密度大、效率高和功率因数高等优点。然而,其次级为齿槽结构,如应用于轨道交通等长距离驱动系统时,则会增加次级体积及材料和加工成本。为了进一步降低次级成本,该文首先提出一种次级分段型LFSPM电机拓扑结构,该电机次级无轭部,仅由分段导磁块组成,次级材料体积小、成本低。通过对该电机的气隙磁场进行谐波分析,推导了推力产生的机理。然后在直线电机驱动地铁的实际尺寸及运行工况条件下,建立了该电机的二维有限元仿真模型,并对关键参数进行了优化。最后,在最优结构的基础上,结合广州地铁4号线,对比分析了该电机和LIM的系统成本和能耗。为该类电机在轨道交通直线牵引系统实际应用奠定了理论基础和设计参考。 展开更多

关键词 直线电机 磁通切换永磁电机 轨道交通 有限元分析

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混合励磁轴向磁通切换永磁电机全速域无位置传感器控制 被引量：19

3

作者 张蔚 王家乐 +1 位作者 梁惺彦 杨泽贤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第13期4646-4655,共10页

为了实现混合励磁轴向磁通切换永磁电机(hybrid excitation axial flux-switching permanent magnet machine,HEAFSPMM)全速域无位置传感器控制和提升低速区的运行性能,提出一种HEAFSPMM复合控制方法。该方法引入HEAFSPMM的励磁绕组,改... 为了实现混合励磁轴向磁通切换永磁电机(hybrid excitation axial flux-switching permanent magnet machine,HEAFSPMM)全速域无位置传感器控制和提升低速区的运行性能,提出一种HEAFSPMM复合控制方法。该方法引入HEAFSPMM的励磁绕组,改进模型参考自适应算法,提高转子位置的估计精度和电机带载能力;对零低速域,采用脉振高频电压信号注入法实现电机快速起动和可靠运行;对过渡区采用加权平均值复合控制实现HEAFSPMM低速区的平滑切换。最后进行仿真和实验验证,结果表明所研究的无位置传感器复合控制方法能够实现电机全速域运行,并提高系统的带载能力和控制精度。 展开更多

关键词 混合励磁 轴向磁通切换永磁电机 无位置传感器 模型参考自适应 脉振高频电压信号注入法 加权平均值算法

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磁通切换永磁电机模糊自适应PI控制策略 被引量：8

4

作者 孙强 张为堂 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期6611-6618,共8页

磁通切换永磁电机参数具有很强的非线性,因此若能够在宽的速度范围内具有较好的调速性能,对该型电机的广泛应用具有重要意义。该文根据模糊控制器和PI控制各自特点,提出适应数字化磁通切换永磁电机调速系统的模糊自适应PI控制器,该控制... 磁通切换永磁电机参数具有很强的非线性,因此若能够在宽的速度范围内具有较好的调速性能,对该型电机的广泛应用具有重要意义。该文根据模糊控制器和PI控制各自特点,提出适应数字化磁通切换永磁电机调速系统的模糊自适应PI控制器,该控制策略算法简单且易于数字化实现,调速系统在抑制超调和抵抗扰动方面取得了明显的效果,具有良好的稳态和动态性能,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 模糊自适应 数字控制 矢量控制

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新型双绕组无轴承磁通切换永磁电机的设计与分析 被引量：7

5

作者 孙宇新 吴昊洋 +2 位作者 施凯 唐敬伟 沈启康 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1096-1104,共9页

为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工... 为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工血液泵的场合.该电机结合了无轴承永磁电机和磁通切换永磁电机的特性,具有悬浮力密度和转矩密度高、悬浮力脉动和转矩脉动低、转矩和悬浮力耦合程度低以及直接方便的悬浮力调节性能等优点.首先介绍了该电机的结构和运行原理,其次建立了电磁转矩和悬浮力的数学模型,以增大转矩密度与悬浮力密度和减小转矩脉动与悬浮力脉动为目标,对该电机的关键尺寸参数进行了优化设计.最后基于有限元法分析了该电机的空载反电动势、转矩、悬浮力以及转矩与悬浮力之间的耦合等电磁性能,验证了该电机的优点. 展开更多

关键词 无轴承永磁电机 磁通切换永磁电机 有限元分析 数学模型 优化设计

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轴向磁通切换永磁电机双矢量合成模型预测磁链控制 被引量：6

6

作者 张蔚 翟良冠 +1 位作者 梁惺彦 袁晓强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1946-1959,共14页

为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux c... 为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux control,TVS-MPFC)方法。首先,为了消除传统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)价值函数中的加权因子,推导TVS-MPFC的等效价值函数;然后,根据无差拍控制估算参考电压矢量;接着,在一个控制周期内,采用双电压矢量的控制方法来提高控制系统的稳定性,其中第一个电压矢量直接选定为有效矢量,而第二个电压矢量在有效矢量和零矢量之间进行选择;最后,根据磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的占空比。通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明,与传统MPTC和DB-MPFC相比,所提TVS-MPFC改善了AFFSPMM控制系统稳态性能,特别是在低速和超低速运行的工况下效果更明显。 展开更多

关键词 模型预测磁链控制 轴向磁场磁通切换永磁电机 转矩脉动抑制 双矢量合成 磁链矢量跟踪误差最小化

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无需转子位置角悬浮的双绕组无轴承磁通切换永磁电机驱动研究 被引量：5

7

作者 周扬忠 方飞 +1 位作者 吴汉童 吴赫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期6601-6610,共10页

定子永磁型磁通切换电机具有永磁体散热容易、转子结构简单等优点。在传统的三相功率绕组的12/10磁通切换永磁电机拓扑基础上,基于空间对称线圈流过电流对空间对称气隙磁场进行相反方向调制的思路构建三相悬浮绕组。两套绕组均采用三相... 定子永磁型磁通切换电机具有永磁体散热容易、转子结构简单等优点。在传统的三相功率绕组的12/10磁通切换永磁电机拓扑基础上,基于空间对称线圈流过电流对空间对称气隙磁场进行相反方向调制的思路构建三相悬浮绕组。两套绕组均采用三相逆变桥供电,各相悬浮绕组正方向电流产生的悬浮力在空间近似互差120?,从而三相悬浮力合成出实现转子需要的悬浮力;功率绕组采用矢量控制算法实现转子切向旋转控制。理论分析及实验结果表明,电机稳态及动态运行中转子均能稳定悬浮于中心附近,最大控制误差小于?0.1mm;电机切向旋转运行对转子稳定悬浮控制影响较小。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 无轴承技术 三相双绕组结构 驱动控制

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基于模型预测转矩控制的五相磁通切换永磁电机开路故障容错策略 被引量：16

8

作者 陈富扬 花为 +2 位作者 黄文涛 朱建国 佟明昊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期337-346,共10页

为了提高单相开路故障下五相磁通切换永磁电机的控制性能,将模型预测转矩控制技术应用于其容错控制中。为了实现对基波和谐波空间状态的综合控制,该研究选择转矩、磁链幅值和谐波空间电流作为控制目标。针对容错算法中模型预测控制计算... 为了提高单相开路故障下五相磁通切换永磁电机的控制性能,将模型预测转矩控制技术应用于其容错控制中。为了实现对基波和谐波空间状态的综合控制,该研究选择转矩、磁链幅值和谐波空间电流作为控制目标。针对容错算法中模型预测控制计算量大的问题,根据直接转矩控制中设置开关状态表的思想,提出一种基于电压矢量预筛选的模型预测转矩控制策略。该方法通过确定定子磁链所处的扇区位置,并结合转矩和磁链幅值的变换,通过查表法选定对应的电压矢量集作为预测模型的备选矢量,能够在满足控制性能的基础上有效地降低遍历次数,实现简化计算。最后,通过仿真和实验,验证所提模型预测转矩控制策略的有效性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 模型预测转矩控制 预筛选 容错控制 五相

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模块化细轭部磁通切换永磁直线电机及其控制 被引量：7

9

作者 程明 张邦富 +1 位作者 王飒飒 王伟 《电气工程学报》 CSCD 2021年第1期1-8,共8页

文章提出一种适用于无绳电梯应用领域的模块化细轭部磁通切换永磁直线(Modular thin yoke linear flux-switching permanent magnet,MTYLFSPM)电机并搭建其控制系统。该电机为双边结构,驱动电梯轿厢的初级动子包含永磁体和电枢绕组,而... 文章提出一种适用于无绳电梯应用领域的模块化细轭部磁通切换永磁直线(Modular thin yoke linear flux-switching permanent magnet,MTYLFSPM)电机并搭建其控制系统。该电机为双边结构,驱动电梯轿厢的初级动子包含永磁体和电枢绕组,而沿井道铺设的次级定子仅由导磁铁心构成。MTYLFSPM电机具有结构简单可靠、成本低、推力密度高等优点。文章对该电机的结构特性、工作原理以及极距比对性能的影响进行讨论。基于Simulink搭建MTYLFSPM电机模型、系统仿真模型并模拟电梯上下运行。制造了一台MTYLFSPM试验样机,进行了参数测量和模拟运行试验,试验结果与理论分析和仿真结果吻合,验证了理论分析的正确性和MTYLFSPM系统的可行性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 直线电机 模块化结构 电机建模 无绳电梯

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直线型磁通切换电机特性分析的时步有限元模型

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作者 杜巍 吴玉磊 +1 位作者 闻程 马增强 《现代电子技术》 北大核心 2024年第24期25-32,共8页

针对直线型双边磁通切换永磁电机(DLFSPM)结构相对复杂,现阶段运行特性研究不充分的问题,以时步有限元为工具,建立了一种研究DLFSPM运行特性的场路耦合分析模型。阐述了DLFSPM电动运行原理,并推导出ABC坐标系下的运行特性方程。为解决... 针对直线型双边磁通切换永磁电机(DLFSPM)结构相对复杂,现阶段运行特性研究不充分的问题,以时步有限元为工具,建立了一种研究DLFSPM运行特性的场路耦合分析模型。阐述了DLFSPM电动运行原理,并推导出ABC坐标系下的运行特性方程。为解决直线电机仿真环境下的开域处理问题,建立圆弧形电机仿真拓扑,以一台额定输出电磁推力为400 N的DLFSPM样机为例,得到可以同时考虑DLFSPM内部磁场和外电路特性的场路耦合时步有限元模型。最后,利用该时步有限元分析模型研究了其空载特性和力角特性,仿真与实测的相关对比曲线结果表明二者吻合较好,说明该模型具有良好的计算精度,进一步验证了其正确性和有效性。 展开更多

关键词 直线型双边磁通切换永磁电机(DLFSPM) 场路耦合 运行原理 时步有限元分析模型 空载特性 力角特性

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一种三维磁路永磁电机的集中参数磁路模型 被引量：5

11

作者 张继鹏 陈鹏 +1 位作者 苏锦智 孙立志 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期21-27,共7页

为了研究一种定子采用类爪极磁极铁心形状及环形集中绕组的三维磁路结构的磁通切换型永磁电机,在对空载静磁场及电枢反应磁场进行三维有限元磁场计算的基础上,根据电机在不同定、转子相对位置时的磁场分布情况,对三维磁路结构进行集中... 为了研究一种定子采用类爪极磁极铁心形状及环形集中绕组的三维磁路结构的磁通切换型永磁电机,在对空载静磁场及电枢反应磁场进行三维有限元磁场计算的基础上,根据电机在不同定、转子相对位置时的磁场分布情况,对三维磁路结构进行集中参数磁路模型建模,并推导出节点磁动势矩阵,通过对矩阵进行解析计算以及对计算结果的分析,推导出电机各主要电磁参数的解析表达式并进行计算和分析,通过与三维磁场计算结果相对比,验证了该磁路模型计算方法的正确性。由于可采用集中参数磁路模型计算可以节省大量计算时间,可以更方便地进行三维磁路结构电机的各种参数优化,对其他三维磁路和分析工作也具有参考意义。 展开更多

关键词 永磁电机 磁通切换永磁电机 电磁场计算 有限元分析 集中参数磁路模型

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转子切向旋转和径向悬浮解耦的单绕组无轴承磁通切换电机驱动控制策略研究 被引量：8

12

作者 郑梦飞 周扬忠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期185-194,共10页

为了进一步提高定子绕组、定子槽空间等的利用率,在维持传统12/10磁通切换电机12个线圈基本结构基础上,通过合理的线圈分相,构建能够在空间产生互差120°三个对称悬浮力分量的六相单绕组;针对该绕组结构,从偏置磁场和悬浮电流分量角... 为了进一步提高定子绕组、定子槽空间等的利用率,在维持传统12/10磁通切换电机12个线圈基本结构基础上,通过合理的线圈分相,构建能够在空间产生互差120°三个对称悬浮力分量的六相单绕组;针对该绕组结构,从偏置磁场和悬浮电流分量角度,建立转子径向悬浮力模型;构建转子切向旋转和径向悬浮相互解耦的驱动控制策略。利用有限元分析和实验相结合方法,对所提驱动系统进行验证,结果表明,转子在额定负载情况下,径向位移控制误差小于±0.15 mm;转子切向和径向控制相互解耦。 展开更多

关键词 无轴承磁通切换永磁电机 悬浮力模型 单绕组结构 解耦控制

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基于改进子域模型的双绕组无轴承磁通切换电机磁场解析计算 被引量：7

13

作者 崔征山 周扬忠 周祎豪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期66-77,共12页

针对双绕组无轴承磁通切换永磁电机的复杂结构,通过建立一种改进的子域模型来分析电机电磁特性。对于悬浮绕组采用分布式双层绕组嵌放方式,提出了一种等效电流分析方法,将上、下层绕组电流等效为同一电流元。与传统子域模型中分布式双... 针对双绕组无轴承磁通切换永磁电机的复杂结构,通过建立一种改进的子域模型来分析电机电磁特性。对于悬浮绕组采用分布式双层绕组嵌放方式,提出了一种等效电流分析方法,将上、下层绕组电流等效为同一电流元。与传统子域模型中分布式双层绕组分析法相比,所提改进子域模型法可减少求解变量的个数,将未知参数矩阵从22阶简化到18阶,降低了磁场计算的复杂程度。考虑实际电机铁心材料具有非线性,提出一种考虑磁饱和的相对磁导函数补偿方法,将定、转子齿部的饱和磁阻近似等效为对应齿前气隙磁阻的增加量,通过等效增大电机气隙长度来间接反应铁心的饱和状况。之后,依据电机磁动势守恒原则,推导出线性与非线性条件下的气隙磁密解析关系。最后,利用有限元法和样机实验验证本文所提方法的有效性。 展开更多

关键词 双绕组无轴承磁通切换永磁电机 改进子域模型 分布式双层绕组 等效电流 相对磁导函数补偿法 磁动势守恒

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基于改进滑模观测器的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制 被引量：10

14

作者 何坚彪 张蔚 翟良冠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期1189-1199,共11页

为了提高轴向磁场磁通切换永磁(axial field fluxswitching permanent magnet,AFFSPM)电机无位置传感器位置检测精度,同时抑制该电机的转矩和磁链脉动,该文提出一种基于改进滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的无位置传感器AFFSPM... 为了提高轴向磁场磁通切换永磁(axial field fluxswitching permanent magnet,AFFSPM)电机无位置传感器位置检测精度,同时抑制该电机的转矩和磁链脉动,该文提出一种基于改进滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计边界层可随滑模面误差自调节的反正弦饱和函数,削弱系统抖振,改善系统稳态性能;接着,将扩展卡尔曼滤波器及幅值补偿环节代替单一低通滤波器,并通过内嵌二阶广义积分器的软件锁相环估算转子位置角和速度,消除位置角补偿,提高位置观测精确度;最后,将估算的转子位置角和速度反馈到模型预测磁链控制模块,完成无位置传感器控制。该文通过理论推导、仿真与实验研究验证所提出的控制策略可有效提高AFFSPM电机无传感器控制的稳态和动态性能。 展开更多

关键词 无位置传感器控制 滑模观测器 反正弦饱和函数 模型预测磁链控制 磁通切换永磁电机

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《电机与控制学报》第13卷(2009)总目次

15

《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期937-944,共8页

关键词 永磁同步电机 mode line 永磁式电机 无轴承开关磁阻电机 PMSM 永磁同步电动机 变换器 转换器 直线感应电机 磁通切换永磁电机 笼型转子 BLDC 杨贵杰 Jun 无速度传感器 转子位置 学报 连续出版物 目次

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