基于自适应同步频率跟踪观测器的高速永磁同步电机无传感器控制

1

作者 徐古轩 赵峰 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期357-370,共14页

为提升转子位置观测精度,提出一种基于自适应同步频率跟踪观测器的无传感器速度估算算法。在该观测器中,采用准比例谐振控制实现在频率变化下自适应跟踪定子电流估算误差,并通过自适应谐波消除来获取基波反电动势,取代传统滑模的趋近函... 为提升转子位置观测精度,提出一种基于自适应同步频率跟踪观测器的无传感器速度估算算法。在该观测器中,采用准比例谐振控制实现在频率变化下自适应跟踪定子电流估算误差,并通过自适应谐波消除来获取基波反电动势,取代传统滑模的趋近函数和低通滤波器以消除抖振及相位延迟,实现对转子位置和速度的高精度估算。在低速域,为减小高频下死区引起的误差电压对角度估算的影响,采用基于死区电压重构的精确电压估算模型,进一步提高低速域无位置估算算法的动态性能和位置估计精度。仿真和实验结果表明了新方法应用于燃气轮机高速永磁同步电机全速域工况的优越性。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 无位置传感器 准比例谐振控制 自适应同步频率跟踪观测器 死区效应

在线阅读 下载PDF 职称材料

航空飞行器用300 kW高速永磁同步电机优化设计 被引量：4

2

作者 魏嘉麟 王又珑 +2 位作者 温旭辉 陈晨 李文善 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1363-1373,共11页

航空飞行器用高速永磁同步电机损耗密度高、散热条件差,脉宽调制电压供电产生的损耗可能会导致显著的温升,加剧Halbach磁体的退磁风险,影响电机的安全运行。针对上述问题,提出基于Nelder-Mead法的高速永磁同步电机多目标优化设计方法,... 航空飞行器用高速永磁同步电机损耗密度高、散热条件差,脉宽调制电压供电产生的损耗可能会导致显著的温升,加剧Halbach磁体的退磁风险,影响电机的安全运行。针对上述问题,提出基于Nelder-Mead法的高速永磁同步电机多目标优化设计方法,以电机损耗和温升为优化目标,使用场路耦合有限元分析法和解析法计算电机在T型三电平变流器供电下的损耗,进而计算电机温升。根据寻优算法搜索最优设计区域,获得优化设计方案。分析Halbach磁体内的磁密分布和涡流损耗,对磁体进行优化设计,从而抑制退磁和损耗。设计并制造一台300 kW、30000 r/min高速永磁同步电机,仿真和实验结果表明,新提出的设计方法能够快速实现多目标寻优,并有效抑制退磁。 展开更多

关键词 航空飞行器 高速永磁同步电机 HALBACH磁体 Nelder-Mead法 多目标优化 场路耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

氢燃料电池用高速永磁同步电机性能的数值研究 被引量：1

3

作者 韦愈群 李双敏 安琦 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期602-609,共8页

在利用Maxwell方程组推导了高速永磁同步电机的二维电磁场控制方程的基础上,采用Bertotti铁耗分立模型计算电机铁耗,引入雷诺系数计算风摩损耗,用经典计算公式计算绕组铜耗和涡流损耗,以上损耗值转化为体积生热率施加到电机各发热部件... 在利用Maxwell方程组推导了高速永磁同步电机的二维电磁场控制方程的基础上,采用Bertotti铁耗分立模型计算电机铁耗,引入雷诺系数计算风摩损耗,用经典计算公式计算绕组铜耗和涡流损耗,以上损耗值转化为体积生热率施加到电机各发热部件作为温度场分析时的热源,并且考虑材料温变特性和定子非晶合金导热系数各向异性,使用流固耦合法建立了高速永磁电机温升预测模型。依据所建模型进行算例分析,应用Maxwell软件和Fluent软件研究了气隙槽宽、槽肩高和气隙长度对电机磁场、温度场的影响,研究表明气隙槽宽对电机磁场影响较小,适当增大气隙槽宽有利于电机散热。 展开更多

关键词 氢燃料电池 高速永磁同步电机 流固耦合 温度预测 数值研究

在线阅读 下载PDF 职称材料

充磁导致的超高速永磁同步电机不平衡磁拉力 被引量：6

4

作者 李艳明 郭宏 +1 位作者 谢清明 钱浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期771-775,共5页

转子永磁体充磁角度偏差导致的不平衡磁拉力对微型燃气轮机发电系统用超高速永磁同步电机的安全稳定运行有很大的影响.采用有限元数值分析方法,分别在不考虑转子偏心和考虑转子偏心的情况下,对由充磁角度偏差导致的超高速永磁同步电机... 转子永磁体充磁角度偏差导致的不平衡磁拉力对微型燃气轮机发电系统用超高速永磁同步电机的安全稳定运行有很大的影响.采用有限元数值分析方法,分别在不考虑转子偏心和考虑转子偏心的情况下,对由充磁角度偏差导致的超高速永磁同步电机不平衡磁拉力进行了计算和分析;将不平衡磁拉力的计算结果作为载荷,获得了超高速永磁同步电机空气轴承-转子系统的固有频率及振动特性.研究结果表明:转子系统在740Hz附近发生共振,共振幅值随着转子磁芯充磁偏差角度的增大而增大;要保证转子系统安全可靠的工作,需要将磁芯的充磁角度偏差限制在5°以内. 展开更多

关键词 微型燃气轮机发电系统 超高速永磁同步电机 不平衡磁拉力 充磁角度偏差 箔片空气轴承

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于简易位置检测的高速永磁同步电机系统 被引量：1

5

作者 王铁成 徐永向 +2 位作者 邹继斌 李建军 刘一山 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期388-390,共3页

对高速永磁同步电机的电磁设计和机械设计进行了研究.针对高速永磁同步电机的特点,采用简易转子位置检测方珐.基于CRPWM,设计了高速永磁同步电机的驱动系统,实现磁场定向矢量控制,并对逆变器的死区效应进行了补偿.实验结果表明:该高速... 对高速永磁同步电机的电磁设计和机械设计进行了研究.针对高速永磁同步电机的特点,采用简易转子位置检测方珐.基于CRPWM,设计了高速永磁同步电机的驱动系统,实现磁场定向矢量控制,并对逆变器的死区效应进行了补偿.实验结果表明:该高速无刷直流电机系统运行可靠,并具有高效率和低转矩脉动的特点. 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 转子位置检测 驱动 系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

计及转子护套与永磁体机械强度的高速永磁同步电机多物理场研究 被引量：5

6

作者 李伟力 候富余 沈稼丰 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期110-118,共9页

针对高速永磁同步电机的永磁体与护套在高速工况下受到较大的离心力,可能会发生永磁体断裂,护套形变过大等导致电机故障的问题.以200kW、15 000r/min高速永磁同步电动机为例,针对表贴式,轴径向分块式永磁体与奥氏体不锈钢护套配合设计... 针对高速永磁同步电机的永磁体与护套在高速工况下受到较大的离心力,可能会发生永磁体断裂,护套形变过大等导致电机故障的问题.以200kW、15 000r/min高速永磁同步电动机为例,针对表贴式,轴径向分块式永磁体与奥氏体不锈钢护套配合设计的结构,建立了高速永磁同步电机的机械应力场的数学模型,研究了额定转速15 000r/min时高速永磁同步电动机的护套和永磁体应力的分布规律,并确定了护套和永磁体应力的安全阀值.在此基础上,建立了瞬态电磁场对电机的损耗进行了理论计算,将理论值代入到三维稳态温度场中,确定了不同护套厚度对电机内的定转子温度分布的影响,并进行了实验验证,结果表明:高速永磁同步电机设计中,奥氏体不锈钢护套厚度的选择需要综合考虑其电磁损耗、温升变化与应力安全的影响. 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 转子 强度 多物理场 奥氏体不锈钢护套

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速永磁同步电机控制策略综述 被引量：4

7

作者 梁新成 张智文 +1 位作者 周黎 袁源 《交通节能与环保》 2023年第1期60-65,共6页

永磁同步电机具有结构简单、质量轻、体积小、损耗低等优点,是汽车、船舶等交通领域的关键部件之一。电机转速的提高能够减小体积、降低噪音及提高功率密度,是未来的一个必然发展趋势。电机高速和小型化将导致难以安装传感器,使现有基... 永磁同步电机具有结构简单、质量轻、体积小、损耗低等优点,是汽车、船舶等交通领域的关键部件之一。电机转速的提高能够减小体积、降低噪音及提高功率密度,是未来的一个必然发展趋势。电机高速和小型化将导致难以安装传感器,使现有基于多传感器的控制理论面临挑战。本文通过回顾永磁同步电机的结构、工作原理和建模思想,对其相关的控制理论如现代控制、智能控制等现状进行了综述,并比较了优缺点。针对高速永磁同步电机无传感器的需求,讨论了矢量控制、神经网络学习等控制方法,并对未来控制策略的建立给出相关的建议。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 无传感器控制 矢量控制 智能控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于特征模型的超高速永磁同步电机矢量控制设计 被引量：1

8

作者 刘洋 《科技创新与应用》 2020年第30期24-25,共2页

超高速永磁同步电机因其具有转速高、功率密度大等优点,被广泛应用于工业、国防、能源等领域。但是本身的物理模型存在较多非线性因素,很难对其建立起精确模型。针对常规建模方式所建模型过于复杂的问题,采用特征建模的思想,对超高速磁... 超高速永磁同步电机因其具有转速高、功率密度大等优点,被广泛应用于工业、国防、能源等领域。但是本身的物理模型存在较多非线性因素,很难对其建立起精确模型。针对常规建模方式所建模型过于复杂的问题,采用特征建模的思想,对超高速磁同步电机矢量控制系统进行特征建模,仿真结果表明特征模型是有效的。 展开更多

关键词 超高速永磁同步电机 电机驱动 矢量控制 非线性 特征模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

高速永磁同步电机调速系统扰动抑制策略 被引量：1

9

作者 张池明 梅建伟 石端伟 《湖北汽车工业学院学报》 2023年第4期27-31,共5页

为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超... 为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超局部模型,设计速度控制器。以额定功率60 kW、额定转速45 000 r·min^(-1)的高速离心压缩机系统为对象,对方案的控制效果进行了验证。仿真结果表明:在电机参数发生摄动、负载产生扰动时,该方法可以有效提高系统抗干扰性,减小电机转速波动。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 无模型超局部模型滑模控制 自适应非奇异终端滑模控制律

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁电机电流谐波抑制策略 被引量：1

10

作者 徐古轩 赵峰 《兵工学报》 北大核心 2025年第1期245-255,共11页

随着高开关频率的碳化硅功率器件在高速永磁同步电机驱动领域的广泛应用,凸显的死区效应导致高速域下5次、7次高频谐波电流含量增加。传统的基于准比例谐振控制器的谐波抑制策略存在较大谐振频率偏差,并随着基波频率的升高而变大,电流... 随着高开关频率的碳化硅功率器件在高速永磁同步电机驱动领域的广泛应用,凸显的死区效应导致高速域下5次、7次高频谐波电流含量增加。传统的基于准比例谐振控制器的谐波抑制策略存在较大谐振频率偏差,并随着基波频率的升高而变大,电流谐波抑制效果不理想。针对上述问题,提出一种基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁同步电机的电流谐振抑制策略,通过对不同离散化方法下的准比例谐振控制的频率偏差进行分析,构建零频率偏差的离散变换表达式,并给出控制参数的设定依据,有效地抑制了谐振频率偏差。仿真与实验结果表明,新提出的控制策略可以实现零偏差谐振频率控制,有效地抑制高速永磁同步电机的相电流谐波。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 死区效应 谐波抑制 谐振频率偏差 准比例谐振

在线阅读 下载PDF 职称材料

布雷顿循环高速涡轮永磁同步发电机关键技术评述

11

作者 张陈 刘聪 郑亚东 《珠江水运》 2024年第24期145-147,共3页

高速永磁同步电机作为布雷顿循环发电系统的核心设备,通过其性能特性,实现高效的热能发电,降低碳排放和运营成本。然而,高速永磁同步电机在实际应用中面临着“三高”属性带来的特殊问题。本文系统分析了这些问题的成因,并提出了相应的... 高速永磁同步电机作为布雷顿循环发电系统的核心设备,通过其性能特性,实现高效的热能发电,降低碳排放和运营成本。然而,高速永磁同步电机在实际应用中面临着“三高”属性带来的特殊问题。本文系统分析了这些问题的成因,并提出了相应的关键技术,包括轴承设计、损耗抑制和热分析技术。这些技术可以帮助电机设计之初进行相应措施,提高高速永磁同步电机的耐用性和效率,确保其在布雷顿循环发电过程中安全、稳定地运行。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 轴承设计 损耗抑制 热分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种抑制高速电机低次电流谐波的调制方法

12

作者 张国强 刘剑 +1 位作者 吴奎奎 张红旗 《现代电子技术》 北大核心 2024年第20期57-64,共8页

针对高速永磁同步电机低载波比、数字控制延时所引起的电流谐波较大的问题,提出一种抑制低次电流谐波的改进型特定次谐波消除调制方法。首先,对该调制方法的调制波形原理和数字实现特点进行分析,建立新的电压谐波方程和开关角求解方程;... 针对高速永磁同步电机低载波比、数字控制延时所引起的电流谐波较大的问题,提出一种抑制低次电流谐波的改进型特定次谐波消除调制方法。首先,对该调制方法的调制波形原理和数字实现特点进行分析,建立新的电压谐波方程和开关角求解方程;其次,以电流总谐波失真为目标优化函数,研究了调制比和载波比对开关角分布、电流谐波含量的影响;最后,以三相高速永磁同步电机为研究对象,搭建系统仿真模型对所提调制方法进行验证。验证结果表明,通过与特定次谐波消除调制方式相比,所提调制方法计算量更少,可以提高输出脉宽调制波形的对称性,具有更优的低次电流谐波抑制能力。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 特定次谐波消除 电流谐波抑制 低载波比 开关角 总谐波失真 脉宽调制

在线阅读 下载PDF 职称材料

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证 被引量：4

13

作者 郝振洋 汪禹萱 +3 位作者 周强 李雪 张绮瑶 施伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期67-73,共7页

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了... 为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。 展开更多

关键词 机械天线 旋转永磁式机械天线 多物理耦合仿真 磁源设计 高速永磁同步电机 控制器

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞机电动环控用高速电机全速域无位置控制稳定性分析

14

作者 郝振洋 张雅 +2 位作者 汪禹萱 曹鑫 张嘉文 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第4期434-446,共13页

以飞机电动环控用高速永磁同步电机(High-speed permanent magnet synchronous motor,HSPMSM)控制系统为研究对象,考虑到HSPMSM无传感器控制的研究主要集中在算法实现和转子估计误差消除方面,本文提出了一种基于小信号分析的无传感器全... 以飞机电动环控用高速永磁同步电机(High-speed permanent magnet synchronous motor,HSPMSM)控制系统为研究对象,考虑到HSPMSM无传感器控制的研究主要集中在算法实现和转子估计误差消除方面,本文提出了一种基于小信号分析的无传感器全速控制全局稳定性分析和参数设计方法。该方法在扩展反电动势法的基础上设计了位置估计环的参数,并建立了位置估计环和速度环的参数对系统稳定性的影响。其次,本文使用根轨迹来设计I/f控制能够运行的最高转速和扩展反电动势法能够运行的最低转速,以确定算法切换的稳定转速。同时分析了电机参数在高温下的灵敏度。最后,在45 kW、4000 r/min表贴式HSPMSM上进行了全速域电动环控实验。结果表明,本文设计的回路参数和切换转速具有更好的动态和稳态性能,参数的灵敏度与理论分析一致,为HSPMSM的全局参数设计和灵敏度分析提供了可行的思路。 展开更多

关键词 电动环控系统 高速永磁同步电机 全速域无位置传感器控制 扩展反电势法 小信号分析 参数鲁棒性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于遗传算法的飞轮储能电机多工况效率优化 被引量：1

15

作者 朱迪 赵杨阳 +2 位作者 艾邓鑫 张利 周咏 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3582-3592,共11页

由于热泵系统具有电热转换效率高、电机转速控制便捷、系统灵活调节能力强的特点,其运用于电热耦合系统可实现热力系统与电力系统的协同运行支撑,而配备高速飞轮电机的电热耦合热泵系统具备大惯量、长延时特征,在电热协同运行领域具备... 由于热泵系统具有电热转换效率高、电机转速控制便捷、系统灵活调节能力强的特点,其运用于电热耦合系统可实现热力系统与电力系统的协同运行支撑,而配备高速飞轮电机的电热耦合热泵系统具备大惯量、长延时特征,在电热协同运行领域具备更强的支撑能力。但现有飞轮储能电机多基于额定工作点进行效率优化,难以实现全工作周期内综合效率最优。为此,本工作基于电热协同实际工作场景得到单个完整工作周期下飞轮电机的运行工况变化,提出基于遗传算法的飞轮电机多工况效率优化方法。首先,建立适用于高速电机的效率计算模型,并根据热泵运行场景计算出单次工作下飞轮电机转速曲线;其次,确定待优化变量,通过参数灵敏度分析去除关联度较小参数以减少计算量,并根据实际工况提出电机综合效率指标以量化电机在全工作周期内的效率表现;最后,基于遗传算法寻优得到最优工作点,优化后综合效率增加0.34%,全速范围内电机效率均得到提升,单个工作周期能量损耗下降38.7 kJ,较优化前能量损耗降低14.8%。优化结果证明此方法可提高飞轮电机全工作周期内的运行效率,降低热泵运行过程中的能耗损失,提升飞轮储能系统的经济性。 展开更多

关键词 电热协同 电热耦合 高速永磁同步电机 多工况效率优化 遗传算法 损耗计算

在线阅读 下载PDF 职称材料

纯电动汽车用高速电驱动系统发展综述 被引量：12

16

作者 杜克强 许檬 +1 位作者 李璇 赵南南 《汽车实用技术》 2022年第3期10-16,共7页

文章针对纯电动汽车用高速电驱动系统的发展现状进行了分析,总结了电驱动系统中的高速永磁同步电动机、电机与减速器的集成化设计、电池的续航能力和安全性能,论述了高速永磁同步电动机的定转子结构与散热系统设计的关键技术,最后展望... 文章针对纯电动汽车用高速电驱动系统的发展现状进行了分析,总结了电驱动系统中的高速永磁同步电动机、电机与减速器的集成化设计、电池的续航能力和安全性能,论述了高速永磁同步电动机的定转子结构与散热系统设计的关键技术,最后展望了纯电动汽车驱动系统发展趋势。 展开更多

关键词 纯电动汽车 高速永磁同步电机 电驱动系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双向PWM变换器的微燃机发电系统起动/发电控制研究 被引量：9

17

作者 占文涛 何礼高 《通信电源技术》 2009年第1期20-23,共4页

针对微型燃气轮机(微燃机)发电系统的特点,建立了以电压型双向脉宽调制(PWM)变换器为功率变换装置的起动/发电控制模型。微型燃气轮机发电系统起动时,采用矢量控制;发电运行时,采用电压外环—电流内环的双环PWM整流控制。仿真实验结果表... 针对微型燃气轮机(微燃机)发电系统的特点,建立了以电压型双向脉宽调制(PWM)变换器为功率变换装置的起动/发电控制模型。微型燃气轮机发电系统起动时,采用矢量控制;发电运行时,采用电压外环—电流内环的双环PWM整流控制。仿真实验结果表明:起动时,高速永磁同步电机(PMSG)采用矢量控制比速度开环控制性能更优,减少了起动时间,满足快速起动的要求;发电运行时,与二极管整流相比,PWM整流能使交流侧电流跟踪发电机的感应电动势,功率因数约为1,降低了发电机侧的电流谐波,即减少了谐波热。同时保证了发电机在一定宽速范围内,输出直流电压稳定,并且在起动—发电过渡转换过程中,直流母线电压降落后,快速恢复为稳定值,满足平滑转换的要求。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 起动/发电 双向PWM变换器 转换

在线阅读 下载PDF 职称材料

低载波比下三电平中点电位平衡与谐波抑制策略

18

作者 庞松涵 刘剑 +1 位作者 吴奎奎 张红旗 《现代电子技术》 2025年第8期84-92,共9页

针对高速电机驱动场合下因低载波比导致的二极管中点钳位型三电平逆变器中点电位不平衡,进而引起输出电压畸变、谐波含量大等问题,提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法来平衡中点电位。该方法以分压电容电位差为标准确定需要流出的中点... 针对高速电机驱动场合下因低载波比导致的二极管中点钳位型三电平逆变器中点电位不平衡,进而引起输出电压畸变、谐波含量大等问题,提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法来平衡中点电位。该方法以分压电容电位差为标准确定需要流出的中点电流平均值,从而分配正、负小矢量的作用时间,实现中点电位平衡控制。同时考虑低载波比场合下,因角度和采样延迟使虚拟空间中矢量失去中点电位漂移抑制作用,以及传统矢量区域划分在高调制比区间内(0.667<M<1)不使用虚拟小矢量的弊端,提出重新划分参考电压矢量区间并改变调制规则。仿真结果验证了所提方法对实现中点电位平衡与降低系统谐波含量的有效性。 展开更多

关键词 高速永磁同步电机 三电平 低载波比 中点钳位型逆变器 空间矢量脉宽调制 电压平衡

在线阅读 下载PDF 职称材料