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电机与控制学报 2011年第03期杂志 文档列表

应用遗传算法辨识天窗驱动电机关键设计参数1-6

摘要：针对汽车天窗驱动电机额定指标确定困难的问题,利用样机实测的结构参数并结合电机磁路计算中的主要系数,建立汽车天窗驱动电机电磁计算模型,并得到初始设计方案。在此基础上,应用遗传算法,以系统输出转速和实测转速偏差最小为目标,对天窗驱动电机关键参数进行辨识。通过辨识参数所确定的天窗驱动电机设计方案与样机实测数据和初始设计方案的对比,结果表明：经过关键参数辨识后得到的优化计算方案与实测曲线基本一致,验证了辨识模型和参数的有效性。

Twin-Bus型单相离线式LED照明驱动7-12

摘要：针对单相离线式发光二极管驱动电源效率低的问题,跟据发光二极管照明电源的特点,提出一种Twin-Bus型的发光二极管照明驱动架构。基于发光二极管照明驱动架构,研究了适合于该架构的可PWM调光的降压型变换器。详细讨论和分析了变换器的工作原理、控制策略、PWM调光策略。以高效率的LLC谐振变换器为例,讨论了Twin-Bus电源的实现理念,Twin-Bus电源的实现理念可以推广到任何隔离性AC-DC变换器中。100 W的原理样机的测试结果证明：在1 MHz的开关频率下,变换器效率高达98.5%;变换器具有快速的全范围PWM调光特性。

直线电机伺服定位系统时间最优鲁棒控制13-18

摘要：无铁心永磁同步直线电机伺服定位系统点位运动控制中Bang-Bang控制满足庞特里亚金极小值原理条件。为确定Bang-Bang控制中的切换时间,提出一种基于粒子群优化算法的切换时间计算方法。为保证电机系统的稳定性和鲁棒性,提出先用Bang-Bang控制后用快速终端滑模控制的两阶段控制方案。系统起始阶段采用Bang-Bang控制保证系统变量以最快速度向平衡点收敛。当位置变量进入终端状态某邻域时,系统切换为滑模控制,使系统具有很强的鲁棒性。仿真结果表明,同传统切换时间计算方法相比该方法大大降低了陷入局部极值的可能性,具有更好的可实施性。实验结果表明,该复合控制算法能使电机伺服定位系统从起始点在最短时间内运动至目标点并保持很好的稳定性和控制精确度。

双闭环控制的三相整流发电机数字式励磁系统19-24

摘要：为了提高三相整流发电机电压控制精确度,提出采用直流侧电压负反馈和励磁电流负反馈构成的双闭环励磁控制策略。根据发电机空载特性曲线引入饱和系数,建立三相整流发电机励磁数学模型。该模型较好地反应出了其非线性特征。分析电压环采用PI调节存在突加负载时电压跌落较大的原因,给出将电流限幅器下限设置为空载励磁电流设定值的解决方法。为了验证所提出策略和分析方法的正确性,构建以DSP控制器为核心的整流发电机数字式励磁控制系统。实验结果表明采用双闭环控制的励磁系统具有较好的电压调节精确度,设置电流限幅器下限的方法明显改善了直流侧电压跌落。

基于DSP的运动控制卡的研究与开发35-39

摘要：针对数控系统开发的关键问题,提出一种以＂DSP＋LM628＋PCI＂为硬件结构的运动控制器设计方案。硬件方面,采用双端口静态RAM提高数据传输的效率和可靠性;通过增量码盘反馈构成位置闭环,采用模糊控制算法实现对位置误差的精密控制;通过光耦隔离处理,减小外部电路对运动控制器的干扰。软件使用Visual C＋＋编写可视化的程序操作界面,并提供了丰富的动态链接库,方便用户进行调试和修改程序。测试结果表明,该控制器能很好地完成各种指令和实现各种运动轨迹,并且具有很强的灵活性和良好的开放性。

内嵌式永磁同步电机转子初始位置检测（英文）40-45

摘要：针对内置式永磁同步电机的无感器运行问题,提出一种转子初始位置估计方法。通过对内嵌式永磁同步电机的定子绕组施加合适的电压脉冲,检测未通电相的端电压就可以获得转子的位置信息。利用磁饱和效应对凸极性的影响来区分南北极,从而区别2个稳定区,转子初始位置估计方法的分辨率为30°电角度。以DSP控制的永磁同步电机系统为试验平台,对所提出的方法进行了试验验证及试验结果分析,结果表明,提出的方法能够可靠而有效的估计初始转子位置。

极性反转电压下变压器油的击穿特性46-51

摘要：为了获得换流变压器中变压器油在极性反转电压下的击穿特性,使用一种三电极模型,在不同间隙和温度下,对变压器油隙进行了极性反转电压击穿实验研究。击穿结果表明：极性反转电压下,变压器油的击穿场强没有随油间隙增加而降低;变压器油的击穿场强与温度相关,在实验温度范围内,40℃时出现了最大值。监测流过油隙的电流,发现在极性反转后电流变化曲线出现了随温度明显变化的暂态过程。针对传统液体电导理论不能对实验结果进行解释的问题,提出一种离子运动模型,利用该模型对极性反转电压下电流和电场变化进行分析,得到的电流和电场畸变引起击穿的特点与实验结果相一致,证明了该模型的正确性。

三相并网逆变器电感在线辨识控制52-57

摘要：针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案。采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制。同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流预测控制系统。对有电感在线辨识控制策略进行实验。实验结果表明：电感在线辨识控制策略在静态和动态过程中能够准确地辨识电感的大小,从而验证方案的可行性和正确性。

一种母线全电流采样策略的研究58-64

摘要：针对传统母线电流采样存在调制系数可控范围受限,电流重构算法复杂,对电流反馈通道带宽要求严格等缺点,提出一种电流采样策略,并对其原理、电路拓扑结构、电流转换和电流重构等环节进行分析。与传统母线电流采样方法相比,所提出的电流采样方法可采集包括续流电流在内的全部电流信息,因此可用于电磁转矩的精确控制;在调制系数m∈[01,]范围内实现准确电流采样,解决传统方法中调制系数受限的问题;可以有效降低对电流反馈通道带宽的要求。该方法硬件可以集成到功率模块中,从而实现功率驱动与电流检测的集成。实验结果表明该采样策略具有良好的性能。

微型超声电机驱动及其优化研究65-68

摘要：针对某微小型超声电机驱动要求,设计直流升压变换器,采用小型微控制器产生信号相位差90度的驱动信号。基于该微小型超声电机的电容性负载特性,采用RC放电回路设计了电机驱动电路,分析了驱动电路电压波形参数对驱动性能的影响,得到了最佳驱动电路参数。采用电路仿真软件对所设计的电路进行仿真验证。针对电机驱动电路工作中的低效率,进行优化设计,设计专用放电回路,并进行仿真和实验对比。实验结果发现优化后驱动电路消耗功率是优化前的52.2%,提高了驱动效率;将所设计的优化后的驱动器用于某微小型超声电机,电机运转良好。

利用相关性基波消去法诊断电机转子断条故障69-73

摘要：针对感应电机转子故障时,定子电流中新增的故障特征分量被基波信息淹没而难以识别的问题,提出基于相关性基波消去法来检测转子断条故障。根据定子电压与电流基波频率相等的特点,构造出与定子电压同频的参考信号,利用改进的相关算法提取定子电流基波信号的幅值与相位,将基波分量准确滤除来突出转子断条故障信息,然后对滤波后的故障信号作频谱分析,可容易诊断出转子断条故障。该方法无需复杂的坐标变换,计算量小,实时性大大提高。实验结果表明：该方法具备较强的故障辨识能力,即使在轻载的情况下仍能有效对转子故障作出诊断。另外,系统只需采样单相电流信号和电压频率信号,工程开销小,易于实现。

磁悬浮开关磁阻电机逆动力学建模与控制74-79

摘要：针对磁悬浮开关磁阻电机这一多变量、非线性、强耦合系统解耦控制时逆动力学模型难以获取的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机的逆动力学建模与解耦控制方法。介绍磁悬浮开关磁阻电机工作原理,给出悬浮力和转矩的动力学模型,分析模型的可逆性。在此基础上,结合最小二乘支持向量机拟合与逆模解耦线性化特点,研究磁悬浮开关磁阻电机的最小二乘支持向量机逆动力学建模与解耦控制方法,给出逆动力学建模与优化过程,设计前馈和反馈环节对系统进行复合控制。仿真及实验结果表明：逆动力学模型实现了系统的解耦线性化,复合控制系统具有良好的动态和静态性能。

自起动永磁电机最小转矩的时步有限元计算80-85

摘要：考虑到起动过程中饱和、谐波及随转速变化的挤流效应等因素对转矩曲线的影响,研究如何从瞬态转矩曲线获取最小转矩数值。首先采用场-路-运动耦合的时步有限元方法得到起动过程的瞬态转矩转速曲线,为了从所获得的转矩随时间以及随转速变化呈现出急剧波动的曲线获得最小转矩的数值,提出了新的数据处理方法,使用该方法经过一次计算即可得最小转矩数值。最后研究了不同计算条件对最小转矩的影响。本文提出的方法不仅可以用于计算永磁电机的最小转矩,也可以为最小转矩的测试提供参考。

永磁同步电机转子磁极的极性判别方法86-90

摘要：针对永磁同步电机转子磁极的极性判别问题,依据电枢绕组的磁饱和特性,从电机的高频数学模型入手,提出一种以PWM逆变器载波频率成份作为高频信号源的极性判别方法。为了能够产生旋转的载波频率成份信号,逆变器采用三相三角波载波SPWM调制方式,并给出了该调制模式下的载波频率成份电压表达式。推导了α-β坐标系下的载波频率成份电流矢量方程,方程中的饱和分量幅值包含转子磁极的极性信息。利用外差处理电路提取饱和分量,进而实现了对永磁同步电机转子磁极的极性辨别。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要向电机注入额外的特定高频信号,能够判别PMSM转子磁极的极性。

定子结构型式对高速永磁发电机电磁性能影响91-97

摘要：为了研究定子结构型式对高速永磁发电机电磁性能影响,根据一台100 kW级高速永磁发电机的结构特点,建立高速永磁发电机的二维电磁分析数学模型和物理模型。采用时步有限元法对电机稳态工作时的电磁场进行计算分析,确定电机输出功率、端电压、涡流损耗和铁耗等运行数据,并与部分实测数据进行对比。通过分析采用传统绕组结构和背绕式绕组结构时的电机磁场分布和性能变化,研究了背绕式绕组引起空载反电动势的变化及轭背部绕组产生附加漏磁场对铁心磁密分布的影响,对比分析了定子铁心开槽与否对电机主磁路漏磁通影响及引起各种损耗分布变化趋势。计算结果表明,背绕式绕组结构增加了绕组感应电动势,并使定子轭部负载磁密略微降低,而无槽结构定子铁心增加了电机铜耗,减少了转子涡流损耗。

减小变频空调单转子压缩机低频转速波动的方法98-102

摘要：针对变频空调系统中单转子压缩机永磁同步电机不易安装位置传感器这一问题,采用旋转坐标系下的电压误差对压缩机电机转子位置和转速进行估算,实现了永磁同步电机的矢量控制。同时,对单转子压缩机系统低速范围内的转速波动原因进行了分析,在估算电机转子位置的基础上,提出了一种自动估算当前负载状况的有效方法,根据当前估算的负载自动进行转矩电流前馈补偿,显著降低了压缩机低速时的转速波动,降低了压缩机的噪声及振动。仿真和实验结果验证了方法的有效性。