基于改进梅森旋转算法的永磁同步电机双随机SVPWM高频电磁振动抑制

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作者 陈浈斐 万向民 +2 位作者 陈书桐 王磊 王枫 《电工技术学报》 北大核心 2025年第8期2504-2517,共14页

在以变频器驱动的永磁同步电机控制系统中,传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术会在逆变器开关频率及其倍频处产生高频电流谐波,进而导致永磁同步电机在运行过程中产生较大的高频电磁振动。因此,提出一种随机开关频率与随机零矢量结合的... 在以变频器驱动的永磁同步电机控制系统中,传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术会在逆变器开关频率及其倍频处产生高频电流谐波,进而导致永磁同步电机在运行过程中产生较大的高频电磁振动。因此,提出一种随机开关频率与随机零矢量结合的双随机SVPWM控制方法,应用于永磁同步电机高频电流谐波频谱扩展中,该方法可分散集中在开关频率及其倍频处的高频谐波,有效地削弱高频电磁振动。同时,采用改进梅森旋转(MT)算法生成随机数,增强了随机序列的随机性和空间遍历性,保证了双随机SVPWM控制方法的扩频效果。实验结果表明,基于改进MT算法的双随机SVPWM控制方式达到了有效抑制电机高频段电磁振动的目的。 展开更多

关键词 永磁同步电机 电流谐波 电磁振动 双随机空间矢量脉宽调制(SVPWM)

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多点永磁电磁混合悬浮实验平台设计

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作者 杨杰 杨帅 +2 位作者 周发助 李智鑫 宋成林 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第3期153-160,共8页

磁悬浮控制技术被广泛应用于磁浮交通、工业制造、医疗设备和航空航天等领域,而混合悬浮具有低功耗、可调、可稳的优势,故开发永磁电磁混合悬浮实验平台用于开展混合悬浮技术研究具有实际意义。为探索多点永磁电磁混合悬浮系统的悬浮机... 磁悬浮控制技术被广泛应用于磁浮交通、工业制造、医疗设备和航空航天等领域,而混合悬浮具有低功耗、可调、可稳的优势,故开发永磁电磁混合悬浮实验平台用于开展混合悬浮技术研究具有实际意义。为探索多点永磁电磁混合悬浮系统的悬浮机理和控制算法,该文研制了永磁电磁混合悬浮综合实验平台,平台以STM32H743IIT6为主控芯片,由平台主体、电源电路、悬浮控制器、驱动电路、信号调理电路、斩波电路、传感器、外部采样电路等组成,通过双闭环串级PID控制策略实时调节电磁力大小,实现多点悬浮间隙的动态可控。测试结果表明,多点永磁电磁混合悬浮实验平台能在多种复杂工况下实现稳定悬浮,可为探索与验证多点混合悬浮控制算法提供软硬件支撑。 展开更多

关键词 永磁电磁混合悬浮 HALBACH阵列 双闭环串级PID控制 实验平台 抗扰性

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双磁钢差动式电磁继电器虚拟样机与参数优化研究 被引量：12

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作者 梁慧敏 于海丹 +3 位作者 唐钰杰 赵春青 周文 赵韩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期258-267,共10页

双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力... 双磁钢差动式电磁继电器具有体积小、灵敏度高、动作快等优点,但由于触点分断速度较慢以及触点闭合弹跳造成其寿命余量小。基于双磁钢差动式电磁系统以及继电器动态特性数学模型,建立电磁系统的有限元静态仿真模型、触簧系统的多体动力学仿真模型,最终构建继电器的虚拟样机模型,实现了动态特性仿真,仿真结果通过了实测验证;利用上述静态仿真模型研究关键参数对力特性的影响,采用熵权法、灰色关联分析法、正交试验理论对关键参数进行优化;通过动态特性仿真,得到优化后的静合动触点分断速度与动合动触点分断速度较优化前分别增大53.20%和5.76%,静合动触点碰撞速度较优化前减小2.56%,验证了参数优化方案的可行性,达到了减轻触点分断与闭合弹跳的电弧烧蚀、提高继电器电寿命的优化目标。 展开更多

关键词 双磁钢差动式电磁继电器 虚拟样机 动态特性 参数优化 分断速度

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双凸极永磁双转子电机优化设计与电磁特性分析 被引量：32

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作者 陈云云 全力 +1 位作者 朱孝勇 莫丽红 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期1912-1921,共10页

混合动力汽车(hybrid electric vehicles,HEVs)用新型双凸极永磁双转子电机(double-salient permanent-magnet double-rotor motor,DSPM-DRM)具有两个转子和两层气隙的特殊结构。针对该复杂电机结构,为获得低输出转矩波动和高转矩密度,... 混合动力汽车(hybrid electric vehicles,HEVs)用新型双凸极永磁双转子电机(double-salient permanent-magnet double-rotor motor,DSPM-DRM)具有两个转子和两层气隙的特殊结构。针对该复杂电机结构,为获得低输出转矩波动和高转矩密度,提出了DSPM-DRM的一种优化设计方法,推导DSPM-DRM的电机尺寸公式,得到初始设计尺寸,建立了DSPM-DRM的参数化模型。以减小输出转矩波动和提高转矩密度为目标,选择气隙和永磁体充磁宽度、极弧等关键尺寸参数作为优化变量,采用遗传控制算法(genetic algorithm,GA)优化调整电机尺寸,设计并制造了一台额定功率为2 kW的实验样机。基于二维有限元法对DSPM-DRM的反电动势、永磁磁链、气隙磁密、定位力矩等电磁特性进行了计算和分析,样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,所得结论可以为该电机在HEVs动力混合装置中的应用提供参考。 展开更多

关键词 双凸极永磁双转子电机 遗传算法优化设计 有限元分析 电磁特性

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定子永磁式双转子电机设计与实验研究 被引量：10

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作者 莫丽红 全力 +2 位作者 朱孝勇 陈云云 邱海兵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期74-82,共9页

提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁... 提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及其混合动力驱动系统的工作原理进行了介绍,详细分析了内外电机的设计方法及基于转矩脉动最小的尺寸优化,并利用有限元方法对电机电磁性能进行了仿真。仿真表明了电机设计的合理性,通过原理样机实测数据验证了电机设计的有效性,并显示了内外电机具有的快速响应性能,说明此结构双转子电机可有效提高转矩密度,减小转矩脉动,通过合理设计能满足HEV应用功率需求。 展开更多

关键词 永磁磁通切换电机 双转子电机设计 混合动力汽车 电磁性能 有限元方法

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板式双边永磁电动悬浮电磁力计算 被引量：20

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作者 陈殷 张昆仑 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期150-156,共7页

针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,... 针对现有电动悬浮模式的缺点,研究了一种由导体板和双边Halbach永磁阵列构成的悬浮系统。相比单边电动悬浮,该系统电磁阻力更小,适用于城市轨道交通。分别采用解析法和有限元法对其产生的电磁力进行计算。首先,建立了空间矢量磁位方程,通过求解该方程可得导体板中涡流分布;其次,研究了空间磁场与涡流的相互作用,得到了电磁力的2D解析表达式,建立了2D和3D有限元模型,计算了不同速度下的电磁力、磁场与涡流,并得出解析法与2D有限元法的平均相对误差为1.7%;最后,通过与单边电动悬浮对比,证明了该悬浮模式可有效提高浮阻比,减小阻力损耗。 展开更多

关键词 双边永磁电动悬浮 HALBACH阵列 解析计算 有限元 电磁场

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双转子双鼠笼永磁感应电机三维全域温度场分析 被引量：12

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作者 上官璇峰 蒋思远 +2 位作者 周敬乐 宋伟康 朱学佳 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期58-66,共9页

针对永磁感应电机(PMIM)温升影响永磁转子永磁体性能的问题,分别建立双转子双鼠笼永磁感应电机的电磁场模型和三维温度场模型,采用磁—热耦合的方法进行温度场的研究。为保证研究的正确性与有效性,将电机额定负载下稳定运行时的温度场... 针对永磁感应电机(PMIM)温升影响永磁转子永磁体性能的问题,分别建立双转子双鼠笼永磁感应电机的电磁场模型和三维温度场模型,采用磁—热耦合的方法进行温度场的研究。为保证研究的正确性与有效性,将电机额定负载下稳定运行时的温度场分析与Y160M-4同步进行,并作对比分析。详细分析了额定状态下电机温度的变化趋势;同时分析了不同负载转矩下电机各部件的温度分布、环境温度和永磁体退磁对电机温度场的影响。通过研究双转子双鼠笼永磁感应电机在不同情况下的热效应,为由于过热引起的定子绕组绝缘故障和永磁体退磁故障的预防提供了参考。 展开更多

关键词 永磁感应电机 双鼠笼 电磁场 温度场 耦合分析

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定子永磁式双转子电机电磁性能分析 被引量：3

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作者 莫丽红 全力 +3 位作者 朱孝勇 陈云云 邱海兵 刘修福 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期30-35,共6页

为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转... 为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转子的冷却问题。对定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及工作原理进行了介绍,采用有限元方法对电机磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、空载反电动势、电感及转矩等电磁性能进行了分析。研究结果表明,提出的定子永磁式磁通切换双转子电机结构具有内外电机磁场耦合小、空载反电动势正弦性好、转矩密度大、转矩脉动小的特点,并通过原理样机实验结果验证了电机设计的有效性。 展开更多

关键词 混合动力汽车 双转子电机 永磁磁通切换电机 电磁性能 有限元方法

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工频磁场干扰识别及母线保护防误技术 被引量：1

9

作者 陈琦 刘志仁 +6 位作者 殷建荣 王永旭 唐治国 薛明军 周兆庆 陈宏岩 吴路明 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期184-189,共6页

分析工频磁场干扰对母线差动保护的影响,将各条支路上工频磁场干扰电流幅值和相位相似的特征与母线保护装置备用支路多的特点进行结合,通过母线保护装置的备用间隔的电流采样值特征识别工频磁场干扰并得到干扰值。计算补偿干扰电流后的... 分析工频磁场干扰对母线差动保护的影响,将各条支路上工频磁场干扰电流幅值和相位相似的特征与母线保护装置备用支路多的特点进行结合,通过母线保护装置的备用间隔的电流采样值特征识别工频磁场干扰并得到干扰值。计算补偿干扰电流后的差动电流,并在母线差动保护判据中增加补偿后差动电流相关的判据,有效防止发生工频磁场干扰时母线差动保护误动,提高了保护可靠性。仿真结果表明,所提算法能够准确有效地补偿工频磁场干扰,防止工频磁场干扰下母线差动保护误动,且不会影响区内故障下母线差动保护的性能。 展开更多

关键词 母线差动保护 电磁干扰 工频磁场 继电保护

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新型双层半插入式交替极永磁电机的解析建模 被引量：2

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作者 倪有源 张亮 钱威 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期42-52,共11页

为了提高永磁电机的电磁转矩,提出一种新型双层半插入式交替极永磁电机模型。内层为交替极磁极,外层为表贴式永磁体,内外层永磁均为径向磁化。采用二维子域模型法,将求解域划分为定子槽、定子槽口、气隙、外层永磁和内层永磁共5个子域... 为了提高永磁电机的电磁转矩,提出一种新型双层半插入式交替极永磁电机模型。内层为交替极磁极,外层为表贴式永磁体,内外层永磁均为径向磁化。采用二维子域模型法,将求解域划分为定子槽、定子槽口、气隙、外层永磁和内层永磁共5个子域。根据拉普拉斯和泊松方程,通过分离变量法获得各子域矢量磁位的通解,再根据边界条件并求解矩阵方程,获得各子域矢量磁位的直流分量和谐波系数。以一台8极9槽新型电机为例,计算了电机的气隙磁密、空载感应电动势和电磁转矩,结果表明,在永磁用量相同的前提下,与传统的表面插入式电机相比,新型电机具有更高的电磁转矩。最后,用有限元法验证了解析模型的正确性。 展开更多

关键词 双层半插入交替极永磁电机 子域模型 矢量磁位 解析模型 有限元法 电磁转矩

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基于参数敏感度的双凸极永磁型双定子电机的优化设计和性能分析 被引量：34

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作者 陈云云 朱孝勇 +2 位作者 全力 韩旭 贺晓杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期160-168,共9页

双凸极永磁型双定子(DSPMDS)电机是针对电动汽车(EVs)驱动电机的应用要求,融合了双定子电机理论和定子永磁型双凸极电机理论,具有高转矩密度、高功率密度以及更加灵活多变的工作模式等优点。针对该电机双层气隙、双定子的复杂结构,在DSP... 双凸极永磁型双定子(DSPMDS)电机是针对电动汽车(EVs)驱动电机的应用要求,融合了双定子电机理论和定子永磁型双凸极电机理论,具有高转矩密度、高功率密度以及更加灵活多变的工作模式等优点。针对该电机双层气隙、双定子的复杂结构,在DSPMDS电机初始设计尺寸的基础上,通过建立电机参数化模型,并采用多目标敏感度优化方法,筛选出对电机转矩波动和铁心损耗影响最大的关键结构尺寸参数,在此基础上进一步采用响应面法选取最优结构尺寸参数。采用有限元仿真计算分析DSPMDS电机的反电动势、铁心损耗、定位力矩等电磁性能,样机实验结果验证了所提出的参数敏感度优化设计方法和性能分析的正确性,丰富了该类复杂结构的永磁型电机的快速设计和优化的途径。 展开更多

关键词 双凸极永磁型双定子电机 多目标敏感度 响应面法 电磁性能

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板式双边永磁电动悬浮三维解析计算 被引量：6

12

作者 陈殷 李耀华 李艳 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第12期29-34,共6页

研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和试验法对解析结果进行验证... 研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和试验法对解析结果进行验证。研究结论:(1)根据空间导电率特性,将空间划分为不同区域,利用二阶矢量磁位(SOVP)建立不同区域内的电磁场微分方程,用分离变量法求得了空间磁场二阶矢量磁位的通解;(2)由磁荷法推导出Halbach阵列在导体板上、下表面处的静态磁场方程;(3)结合二阶矢量磁位的通解、静态磁场方程和边界条件,确定待定常数,从而推导出不同区域内磁场的表达式,进而由磁荷法计算得到电磁力;(4)用ANSYS软件建立该系统的三维有限元模型,计算磁场和电磁力,与所得到的解析结果进行对比,平均相对误差约为0. 7%;(5)设计了旋转试验台,模拟双边电动悬浮运行方式,对电磁力进行测试,并与解析计算结果对比,所得平均相对误差约为10%;(6)本研究成果可为低速磁浮列车的设计提供理论依据。 展开更多

关键词 双边永磁电动悬浮 解析计算 二阶矢量磁位 有限元法 电磁场 旋转试验平台

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新型双层串联混合永磁记忆电机设计优化与特性分析 被引量：8

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作者 阳辉 王逸贤 +2 位作者 郑昊 吕舒康 林鹤云 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期9042-9052,共11页

为了解决传统串联磁路型混合永磁记忆电机存在的调磁范围受限、调磁电流幅值较高等问题,提出一种新型双层串联永磁记忆电机(dual-layer PM variable flux memory machine,DLPM-VFMM),并针对其设计优化与电磁特性进行研究。首先,基于VFM... 为了解决传统串联磁路型混合永磁记忆电机存在的调磁范围受限、调磁电流幅值较高等问题,提出一种新型双层串联永磁记忆电机(dual-layer PM variable flux memory machine,DLPM-VFMM),并针对其设计优化与电磁特性进行研究。首先,基于VFMM特性提出一套多目标设计优化流程,以确定电机初始尺寸;进一步利用有限元对整个电机模型进行参数化建模,并针对VFMM调磁能力及负载稳磁等特殊性能需求,实现参数的相关性分析以及多目标优化设计。在筛选出综合性能较好的模型参数后,分析对比单双层串联混合永磁VFMM的电磁性能。最后,制作DLPM-VFMM样机,并完成实验验证。 展开更多

关键词 双层永磁 串联磁路 记忆电机 电磁设计 多目标优化

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基于场路结合法的电磁弹射用新型永磁直线同步电机的研究 被引量：13

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作者 杜超 孟大伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期65-74,共10页

针对弹射用直线电动机大推力、高加速度的特点,结合永磁同步电动机、双边动磁式结构与环形绕组结构电动机的优点,在对动子磁场进行详细分析后,提出环形绕组永磁直线同步电动机(DSMM-R-PMLSM)的新型动子结构。这种结构具有推力密度大、... 针对弹射用直线电动机大推力、高加速度的特点,结合永磁同步电动机、双边动磁式结构与环形绕组结构电动机的优点,在对动子磁场进行详细分析后,提出环形绕组永磁直线同步电动机(DSMM-R-PMLSM)的新型动子结构。这种结构具有推力密度大、功率因数高、动子质量轻、结构坚固以及利于分段供电与控制的优点,非常适用于电磁弹射系统。通过建立电动机的数学模型,得到此类电动机运行的动态特性,对比不同结构的动子在正常运行与偏心运行时的推力性能,并且分别从场路结合解析、样机实验两方面进行验证。结果表明,采用新型动子结构的直线电动机电磁推力高、动子质量轻、弹射时加速度优势明显,为电磁弹射用直线电动机的研究奠定了基础。 展开更多

关键词 电磁弹射 永磁直线同步电机 双边动磁式 场路结合法 推力特性

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