高速磁悬浮电机电磁轴承变偏置电流控制 被引量：3

1

作者 李红 郭树星 +1 位作者 韩邦成 郑世强 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期61-65,71,共6页

针对高速磁悬浮电机电磁轴承采用固定偏置电流导致功耗较大问题,在控制电流采用PID控制基础上,介绍了一种变偏置电流减小电磁轴承功耗的控制方法。推导出电磁轴承功耗与偏置电流关系,结合约束条件,得到最低功耗时偏置电流关于转子位移... 针对高速磁悬浮电机电磁轴承采用固定偏置电流导致功耗较大问题,在控制电流采用PID控制基础上,介绍了一种变偏置电流减小电磁轴承功耗的控制方法。推导出电磁轴承功耗与偏置电流关系,结合约束条件,得到最低功耗时偏置电流关于转子位移偏差的函数表达式。为了提高系统快速响应能力,在实际应用中对偏置电流函数表达式进行近似线性化处理。仿真和实验结果表明:该方法既能保证磁悬浮轴承系统稳定起浮,同时静态悬浮和降速过程中降低轴承线圈铜耗达94%,电机转频达700 Hz时降低轴承铁耗约为74%,降低功耗效果明显。 展开更多

关键词 高速磁悬浮电机 电磁轴承 变偏置电流 近似线性化 低功耗

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高速磁悬浮电机的发热与冷却研究 被引量：8

2

作者 王桂香 徐龙祥 董继勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期912-916,共5页

针对高速磁悬浮电机发热严重的问题,采用有限元方法建立了电机定子发热模型,并且分析了材料对电机铁心损耗的影响。考虑转子表面的摩擦,计算出电机转子风摩擦损耗。针对谐波电流引起的转子涡流损耗在高速磁悬浮电机中会引起转子很高的... 针对高速磁悬浮电机发热严重的问题,采用有限元方法建立了电机定子发热模型,并且分析了材料对电机铁心损耗的影响。考虑转子表面的摩擦,计算出电机转子风摩擦损耗。针对谐波电流引起的转子涡流损耗在高速磁悬浮电机中会引起转子很高的温升的问题,研究了一种计算高速磁悬浮电机转子涡流损耗的解析计算方法。针对转子涡流损耗的问题,采用了一种加感抗器减小谐波涡流损耗从而降低温度的有效方法。实验结果表明,加感抗器能有效减小谐波电流、降低电机温度。 展开更多

关键词 高速磁悬浮电机 定子发热模型 转子涡流损耗 谐波电流 感抗器

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高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化 被引量：3

3

作者 韩邦成 薛庆昊 刘旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期680-688,共9页

为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限... 为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限元分析,并用ISIGHT软件进行集成优化设计。以转子损耗最小为优化目标,电机几何尺寸为设计变量,在优化过程中考虑尺寸变化对电机转子模态以及强度的影响,以尺寸、电机电磁性能、力学性能等为约束条件。经过优化后,电机的转子损耗减小16.7%,其余性能均符合设计要求。根据优化设计结果加工了样机并进行电机对拖与温升实验,结果证明了优化设计的合理性,验证了本文提出方法的正确性。 展开更多

关键词 电磁分析 多物理场 高速磁悬浮电机 永磁电机 有限元

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高速磁悬浮永磁电机三电平无速度传感器控制 被引量：3

4

作者 张丹 姜建国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期5808-5816,共9页

针对中点钳位(NPC)三电平变换器在高频状态下的中点电压不平衡问题,采用基于GH坐标系的三电平调制方式和基于比例调节因子的中点电压平衡控制方法。针对高速磁悬浮永磁电机高频状态下的转速辨识与高速稳定运行问题,采用适用于高速旋转... 针对中点钳位(NPC)三电平变换器在高频状态下的中点电压不平衡问题,采用基于GH坐标系的三电平调制方式和基于比例调节因子的中点电压平衡控制方法。针对高速磁悬浮永磁电机高频状态下的转速辨识与高速稳定运行问题,采用适用于高速旋转磁场的磁悬浮永磁电机无速度控制方法。对所提控制方法进行仿真验证,并进行现场应用。实测结果表明,所提控制策略能够实现无位置传感器情况下高速磁悬浮永磁电机的转子位置定位和低速起动控制,并实现高速稳定运行。所提高速磁悬浮永磁电机控制方法具有很好的实际应用价值。 展开更多

关键词 高速磁悬浮电机 NPC三电平变换器 中点电压平衡 无速度控制

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基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法 被引量：41

5

作者 张洪帅 王平 +1 位作者 韩邦成 程金绪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期147-153,共7页

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱... 针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。 展开更多

关键词 模糊滑模观测器 磁悬浮高速永磁同步电机 转子位置检测 速度估计

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基于极性切换自适应陷波器的磁悬浮高速电机刚性转子自动平衡 被引量：15

6

作者 巩磊 杨智 +1 位作者 祝长生 李鹏飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1410-1421,共12页

针对磁悬浮高速电机刚性转子的不平衡振动,提出一种基于极性切换自适应陷波器的自动平衡方法。首先结合磁悬浮高速电机刚性转子系统径向动力学模型,分析自适应陷波器的原理和自动平衡策略;其次根据磁悬浮高速电机刚性转子径向振动系统... 针对磁悬浮高速电机刚性转子的不平衡振动,提出一种基于极性切换自适应陷波器的自动平衡方法。首先结合磁悬浮高速电机刚性转子系统径向动力学模型,分析自适应陷波器的原理和自动平衡策略;其次根据磁悬浮高速电机刚性转子径向振动系统的广义根轨迹得到极性切换规律,构造陷波器的反馈控制和前馈控制,实现转子系统在整个转速范围内稳定运行和自动平衡;最后,在搭建的仿真和实验平台上验证了不同工况下基于极性切换自适应陷波器的自动平衡控制策略能够有效地抑制转子系统的不平衡同步振动及对基础的传递力。 展开更多

关键词 磁悬浮高速电机 刚性转子 自动平衡 陷波器 根轨迹

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基于自适应变步长最小均方算法的磁悬浮高速电机不平衡补偿 被引量：14

7

作者 周天豪 陈磊 +1 位作者 祝长生 李鹏飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1900-1911,共12页

该文针对磁悬浮高速电机的不平衡振动,提出一种基于自适应变步长最小均方误差(LMS)算法的不平衡补偿方法。首先,通过分析步长和频率对LMS算法特性的影响,给出合适的步长计算公式。之后,利用基于变步长LMS算法的自适应滤波器,在线识别转... 该文针对磁悬浮高速电机的不平衡振动,提出一种基于自适应变步长最小均方误差(LMS)算法的不平衡补偿方法。首先,通过分析步长和频率对LMS算法特性的影响,给出合适的步长计算公式。之后,利用基于变步长LMS算法的自适应滤波器,在线识别转子位移信号中与转速同频的振动分量,并通过反馈对转子的同频振动进行不平衡补偿,以实现最小位移控制。然后,利用广义根轨迹法分析了引入不平衡补偿后转子系统的闭环稳定性。通过切换步长符号,实现转子系统在全转速范围内的闭环稳定运行。最后,分别在频率匹配、频率失配、存在噪声和恒加速四个条件下,将该方法应用于四自由度转子的仿真模型中,并且在磁悬浮高速电机实验平台上进行了相关实验。仿真和实验结果均表明,该方法能够有效地抑制转子的不平衡振动。 展开更多

关键词 磁悬浮高速电机 不平衡补偿 最小均方误差 根轨迹

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非线性接触下磁悬浮电机柔性转子系统模态分析 被引量：24

8

作者 黄梓嫄 韩邦成 周银锋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第15期2438-2444,共7页

针对磁悬浮电机转子系统模态分析误差较大的问题,提出考虑转子组件间的非线性接触行为,基于罚函数方法通过修正优化接触刚度因子实现对电机柔性转子系统模态的精确分析。通过建立弹性支承转子–轴承系统有限元分析模型,得到了在不同的... 针对磁悬浮电机转子系统模态分析误差较大的问题,提出考虑转子组件间的非线性接触行为,基于罚函数方法通过修正优化接触刚度因子实现对电机柔性转子系统模态的精确分析。通过建立弹性支承转子–轴承系统有限元分析模型,得到了在不同的支承刚度下转子系统前10阶固有频率的仿真值及变化规律。进行模态测试实验验证,结果表明仿真分析和测试值吻合较好,并对加动平衡环后的转子系统进行固有频率的仿真,其结果的准确性在试验样机穿越临界转速时得到了验证。 展开更多

关键词 高速磁悬浮电机 柔性转子 接触刚度 弹簧刚度 模态分析

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基于干扰观测器和变极性跟踪滤波器的磁悬浮高速电机刚性转子振动抑制 被引量：2

9

作者 巩磊 祝长生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第15期5020-5031,共12页

针对主动电磁轴承(active magnetic bearing,AMB)刚性转子系统在全转速范围内的不平衡振动控制,提出一种基于干扰观测器和变极性跟踪滤波器的振动抑制方法。虽然在AMB刚性转子系统刚体临界转速区间前/后分别采用变极性跟踪滤波器(polari... 针对主动电磁轴承(active magnetic bearing,AMB)刚性转子系统在全转速范围内的不平衡振动控制,提出一种基于干扰观测器和变极性跟踪滤波器的振动抑制方法。虽然在AMB刚性转子系统刚体临界转速区间前/后分别采用变极性跟踪滤波器(polarity switching tracking filter,PSTF)可以降低转子在刚体临界转速区间前后的振动,但在刚体临界转速区间内,转子的振动明显增大,甚至导致系统失稳。因此,将刚体临界转速区间内的转子振动看成一种干扰,引入干扰观测器(disturbance observer,DO)将转子的振动信息观测出来,实现基于跟踪滤波器的全转速范围内的转子振动抑制。最后,仿真和实验结果说明不同工况下基于干扰观测器和变极性跟踪滤波器的振动抑制方法能有效地抑制转子系统全转速范围内的同频扰动。 展开更多

关键词 磁悬浮高速电机 刚性转子 变极性跟踪滤波器 振动抑制 干扰观测器

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改进滑模观测器的磁悬浮高速PMSM转子位置预测方法 被引量：7

10

作者 韩邦成 王鹏 陈彦鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期42-47,56,共7页

以磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象,针对传统滑模观测器算法预测转子位置存在的固有抖振问题,提出一种改进的滑模观测器预测转子位置的方法。采用正弦函数的[-π/2,π/2]部分取代传统滑模观测器中的符号函数作为切换控制函数,并且通... 以磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象,针对传统滑模观测器算法预测转子位置存在的固有抖振问题,提出一种改进的滑模观测器预测转子位置的方法。采用正弦函数的[-π/2,π/2]部分取代传统滑模观测器中的符号函数作为切换控制函数,并且通过选择合适的切换控制函数边界层厚度以及随转速变化改变滑模增益来减少抖振现象。同时,设计了截止频率随转速变化的低通滤波器对估计反电动势滤波,分析了转子位置估算误差,并提出了补偿方案。最后以4kW表贴式磁悬浮高速永磁同步电机为对象进行了仿真和实验,结果表明:改进的滑模观测器法很好地抑制了抖振现象,补偿了估计误差,能够准确地预测磁悬浮高速永磁同步电机大转速范围的转子位置,并且具有鲁棒性强的优点。 展开更多

关键词 磁悬浮高速永磁同步电机 滑模观测器 转子位置估计 切换控制函数 误差补偿

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电磁轴承高速电机转子多频振动的电流补偿控制 被引量：14

11

作者 王忠博 毛川 祝长生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期275-284,共10页

在主动电磁轴承（activemagneticbearing，AMB）支承的高速电机系统中，转子的不平衡、电磁激励力及传感器的干扰等因素都会导致转子系统出现多频振动，严重地影响着电机的运行精度。为了抑制AMB-高速电机转子系统中的多频振动，该文提... 在主动电磁轴承（activemagneticbearing，AMB）支承的高速电机系统中，转子的不平衡、电磁激励力及传感器的干扰等因素都会导致转子系统出现多频振动，严重地影响着电机的运行精度。为了抑制AMB-高速电机转子系统中的多频振动，该文提出一种通过电流补偿来对转子系统的多频振动进行控制的方法。首先建立四自由度AMB-高速电机刚性转子系统的动力学模型，分析多频电流形式，定义多频电流系数。然后，提出一种通过电流补偿来抑制AMB-转子多频振动的方法。接着，采用变步长三角形迭代搜索算法以加速多频电流系数的识别。最后，在某AMB-高速电机平台上进行仿真和试验研究。结果表明，提出的多频振动电流补偿算法可实现对多频电流系数的准确识别，能够对AMB-转子系统的多频振动进行有效地控制。 展开更多

关键词 磁悬浮高速电机 主动电磁轴承 多频振动 多频电流系数 迭代搜索

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实心定子磁悬浮轴承功率放大器稳定性研究

12

作者 纪历 马雪晴 陈震民 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期111-118,共8页

针对实心定子磁悬浮轴承(AMB)电磁性能及控制特性与硅钢片定子的巨大差异,研究实心定子结构的磁悬浮轴承对励磁电流控制系统稳定性的影响及电流发生高频振荡的机理。考虑涡流效应,建立负载电磁铁的分数阶数学模型,并计及功率放大器本身... 针对实心定子磁悬浮轴承(AMB)电磁性能及控制特性与硅钢片定子的巨大差异,研究实心定子结构的磁悬浮轴承对励磁电流控制系统稳定性的影响及电流发生高频振荡的机理。考虑涡流效应,建立负载电磁铁的分数阶数学模型,并计及功率放大器本身的非线性特性及数字控制产生的延时,研究磁悬浮控制电流产生高频振荡的机理。在此基础上提出电流闭环控制系统稳定性的分析方法及控制器的设计原则,并通过仿真与试验对提出的理论进行验证。结果表明,与叠片结构相比,实心定子的结构对于励磁电流控制系统的稳定性有负面的影响,其控制器比例系数的调节范围更小,且励磁电流更容易发生自激振荡;此外,减小由数字控制导致的延时能够较大地提高系统的稳定性。 展开更多

关键词 磁悬浮高速电机 实心定子 涡流效应 功率放大器 分数阶 高频振荡

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