韦海荣[1]2002年在《电励磁式双凸极电机调速系统研究》文中研究表明双凸极电机一种新型的交流调速电机，是交流电机调速与传动领域近年来继开关磁阻电机之后又一新的研究方向。永磁式双凸极电机(DSPM)是由美国着名电机专家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的，并进行了初步的理论和实验研究。随后，我校自主提出了电励磁式双凸极电机，用励磁线圈代替永磁体。一方面降低了成本，提高了控制的灵活性，但另一方面其基本理论与永磁式双凸极电机有所区别。 本文的目的就是针对电励磁双凸极电机的运行原理和控制策略作初步的探讨和研究。本文首先介绍了电励磁双凸极电机的静态特性和线性数学模型，在此基础上结合分裂电容式叁相半桥电路提出了该电机的控制方法。其次，由于电励磁双凸极电机电感随角度变化，使得对调速系统的动静态分析和系统参数设计造成了很大困难。针对这一问题，本文提出了等效电感的方法，构造了电机的简化模型，从而能够方便的分析系统的运行特性和进行系统参数设计。另外，本文分析了在两种电流控制方式下，即PWM控制和滞环控制下电流脉动和相绕组电压、相电流、转速和开关频率的关系。本文最后介绍了系统的硬件电路设计，给出了系统的实验波形，以验证理论分析和数字仿真的正确性。
张乐[2]2006年在《电励磁双凸极电机调速系统非线性建模与控制》文中研究指明电励磁双凸极电机是一种新型交流无刷电机,它具有结构简单、高可靠性、较高的能量密度和高速运行能力等优点。将数字技术应用于电励磁双凸极电机的控制不仅简化了系统的硬件结构,还可以实现各种优化控制方法。本文首先简要介绍了电励磁双凸极电机的结构、数学模型以及电动和发电工作的原理。接着,本文在对电励磁双凸极电机的电感特性深入研究的基础上,提出了一种新的构造叁维非线性电感模型的方法,并利用MATLAB软件建立了电励磁双凸极电机电动和发电系统的仿真模型。再次,本文介绍了角度控制与电机转向的关系,并对基于半桥变换器的电励磁双凸极电动机换相角与相电流及输出转矩的关系进行了理论分析和仿真验证,提出了优化电励磁双凸极电机换相角的方法。本文还分别介绍了基于DSP的电励磁双凸极电机电动系统的软硬件实现。最后,对电励磁双凸极电机电动控制器试验验证系统进行了实验,实验结果表明实验系统具有良好的性能,验证了理论分析和数字仿真以及系统软、硬件设计的正确性。
相蓉[3]2003年在《基于DSP的电励磁双凸极电机调速系统数字控制技术研究》文中指出电励磁双凸极电机以其独特的结构和优良的电气性能正成为一种应用前景看好的新型电机，可望成为一种有竞争力的新型无刷电机。本文主要研究基于DSP的数字控制电励磁双凸极电机调速系统的原理、控制、仿真建模、转矩脉动和系统实现。 本文首先简要介绍了双凸极电机的结构、静态特性和工作原理，在此基础上详细分析了双凸极电机的叁种控制模式，并进行了比较。然后利用MATLAB／PSB工具箱建立了电励磁双凸极电机及其控制系统的模型，并基于该模型进行了大量仿真。本文还对电励磁双凸极电机的转矩脉动进行了深入的研究，分析了转矩脉动的产生原因、主要参数对转矩脉动的影响，并提出了抑制转矩脉动的方法。本文最后详细介绍了基于DSP的电励磁双凸极电机调速系统的硬件电路设计及软件流程，并对系统进行了调试，给出了主要实验波形，实验结果表明系统具有良好的性能，验证了理论分析和数字仿真的正确性。 除此以外，本文还研究了永磁双凸极电机绕组互感对电流特性的影响。
胡勤丰[4]2005年在《永磁式双凸极电机稳态特性研究》文中研究指明永磁式双凸极电机是随着电力电子及永磁材料的发展而在上世纪九十年代出现的一种可控交流调速系统,各国学者对此进行了大量的研究工作,提出了各种结构形式的永磁式双凸极电机,以及电励磁式双凸极电机。本文在现有双凸极电机研究成果的基础上,采用理论分析和试验验证的方法,重点研究了双凸极电机系统的稳态运行特性以及影响稳态特性的相关因素。首先介绍了所研究的双凸极电机结构以及电动运行时系统构成情况,从能量守恒的角度构建了永磁式双凸极电机的数学模型,在永磁磁链线性化处理的基础上提出了控制方式一、角度提前方式、控制方式二等电动运行方式,并建立了各电动运行方式的模态方程,是对双凸极电机进行进一步研究的基础。针对12/8极永磁式双凸极电机,采用二维平面有限元法对电机内磁场进行分析计算,研究了电机磁场分布、气隙磁密、绕组磁链、绕组电感、静态转矩等一系列电机静态特性。在有限元计算结果及系统模态方程的基础上,构建了系统稳态运行仿真模型,对系统稳态运行过程中的电流、磁链、电感、电势、输出转矩等稳态特性进行了初步的研究,并通过相关试验进行验证。采用理论分析、仿真模拟、试验验证相结合的方法,分别研究了双凸极电机的空载特性、转矩电流特性、转速电压特性、机械特性,并对各种控制方式进行了分析、比较,为在实践中更好地应用双凸极电机提供了一定的依据。以有限元法和系统稳态分析法为工具,研究了改变电机结构参数对电机静态特性和系统稳态特性的影响,文中主要是针对电机气隙、磁钢磁化方向长度、铁芯长度、定转子齿高比等结构变化进行了研究,为合理地设计电机提供参考。本文针对9kw永磁式双凸极电机和18kw电励磁式双凸极电机分别设计了基于80c196kb处理器为核心的数字控制系统,为实现对双凸极电机系统的研究提供了可靠的试验条件。
任立立[5]2004年在《基于全桥变换器的电磁式双凸极电机调速系统的建模与控制》文中指出双凸极电机是上世纪90年代出现的一种新型交流无刷电机。目前，国内外对双凸极电机的研究主要集中在永磁式双凸极电机，对电磁式双凸极电机的研究近年来才开始。本文主要研究采用全桥变换器的电磁式双凸极电机调速系统的原理、数学建模、控制系统参数设计和系统控制实现。 本文首先简要介绍了新型电磁式双凸极电机的结构、工作原理，然后提出了电磁式双凸极电机的一种非线性电感建模方法，并利用MATLAB／PSB工具软件对电机系统进行了仿真分析。在此基础上为简化控制系统参数设计，利用等效电感建模法建立了调速系统在复频域内的动态数学模型，并进行了仿真和试验验证。最后本文介绍了电磁式双凸极电机调速系统的硬件设计，并对系统进行了调试，实验结果表明系统具有良好的运行性能，验证了理论分析和数字仿真的正确性。
侯正文[6]2017年在《基于SiC MOSFET的高速电励磁双凸极电机调速系统研究》文中研究表明随着科技水平的提高,各个领域对高速交流电机的需求越来越迫切。高速交流电机转速高、体积小、重量轻、功率密度大,有利于减小安装空间。同时,高速交流电机与高速负载直接连接省去了中间机械传动结构,进一步提高了空间利用率。电励磁双凸级电机定转子均为凸级结构,定子上装有电枢绕组和励磁绕组,转子上无绕组,高速运行时,结构可靠,安全性高。本文以高速电励磁双凸极电机为研究对象,研究电机的调速系统。调速系统包括基于SiC MOSFET的叁相桥式功率变换器和以DSP和FPGA为核心的数字控制器。功率变换器采用迭层母排连接结构,减小了电机高速运转时寄生电感引起的电压尖峰。本文首先介绍了SiC材料特性和应用、高速电机以及双凸极电机的本体、数学模型和控制策略的研究现状;接着,根据电励磁双凸极电机的结构和特性曲线,建立了电机的数学模型,详细介绍了用于电机控制的单拍、双拍和半周叁种工作模式;然后,通过Ansoft Q3D软件分析了调速系统中功率变换器迭层母排寄生电感的影响因素,设计了迭层母排的拓扑结构,并结合SiC器件的双脉冲实验测试了母排的寄生电感参数,验证了设计和仿真的正确性。对比分析了叁相叁状态及提前角、叁相六状态和叁相九状态控制策略。同时,还对比分析了固定PI和模糊自适应PI参数控制,结果表明后者可以更好地适应强非线性的高速电机调速系统,可以有效地提高系统的动态性能和稳态性能。最后,搭建了电励磁双凸极电机的实验平台,分别设计了系统的硬件电路和软件程序。给出的仿真波形和实验波形进一步验证了理论分析的正确性。
杨振浩[7]2003年在《基于全桥变换器电励磁双凸极电机调速系统的研究》文中进行了进一步梳理双凸极电机是上世纪90年代出现的一种新型交流无刷电机。目前，国内外对双凸极电机的研究主要集中在永磁式双凸极电机，电励磁双凸极电机尚未深入进行。 本文首先简要介绍了新型电励磁双凸极电机的结构、工作原理，然后针对电励磁双凸极电机的特点，建立了动态数学模型，并利用MATLAB软件对电励磁双凸极电机进行了仿真建模。在此基础上对电励磁双凸极电机各种故障状态进行了分析，并进行了仿真和实验验证。最后，本文介绍了基于叁相全桥变换器的电励磁双凸极电机调速系统的硬件设计，并对系统进行了调试，实验结果表明系统具有良好的运行性能，验证了理论分析和数字仿真的正确性。
马长山[8]2007年在《永磁式双凸极电机新型驱动系统研究》文中研究表明永磁式双凸极电机既有开关磁阻电机的结构简单、可靠性高等优点,又有永磁无刷电机高的功率重量比、损耗小等优点,因此受到人们越来越多的关注。本文主要致力于永磁式双凸极电机新型驱动系统的研究。在电机本体有限元计算的基础上,分析转矩脉动的形成机理,研究电机开通关断角与转矩脉动的关系、转矩控制技术、速度调节器的鲁棒性控制以及位置信号的故障诊断与容错控制等。针对6/4极永磁式双凸极电机,采用ANSOFT公司的Maxwell软件对电机内磁场进行分析计算,研究了电机的磁场分布、气隙磁密、绕组电感、绕组磁链、磁阻转矩和永磁转矩等基本静态特性。模拟了实际电流的换相过程,给出了电机带载后的磁场分布和参数变化规律。还对6/4极电励磁双凸极电机和12/8极永磁式双凸极电机进行空载有限元分析,说明了换相前后磁链变化率基本相同这一特征是永磁式双凸极电机的共性。在有限元计算结果的基础上,建立了基于MATLAB/SIMULINK的非线性电感和磁链的驱动系统仿真模型,为研究永磁式双凸极电机新型驱动系统奠定了基础。研究永磁式双凸极电机转矩脉动的形成机理,从换相脉动和稳态脉动角度出发,分析换相脉动的产生原因,给出了换相脉动是电机主要转矩脉动的结论。为减小换相时叁相同时导通或关断引起的换相脉动,提出了新型开通关断角控制策略,提高了换相期间输出转矩,减小了转矩脉动。同时结合理论分析,研究了换向相电流比大小对转矩脉动的影响,推导出换向相的最优电流比,减小系统设计容量,并通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。通过对永磁式双凸极电机磁阻转矩和永磁转矩的分析,得出永磁转矩是电机的主要输出转矩,以及永磁转矩脉动是电机主要脉动的依据。由于永磁式双凸极电机的电流与转矩之间呈较严重的非线性,为进一步减小转矩脉动,以及适合车载驱动系统,提出了转矩内环的控制策略,并构造了转矩观测器。由于电机无中线,为得到转矩观测器所需的相电压,推导了线电压到相电压的转换公式,并设计了二阶滤波器对线电压进行滤波,同时利用过采样和数字滤波的方法,提高了电压的采样精度,快速准确计算叁相相电压,进而实时计算电机转矩。仿真和实验表明,与电流控制相比,转矩控制时转矩脉动小,低速时转速波动较小。由于电动机长时间运行后磁饱和、绕组温度变化等内部参数改变,以及外部扰动对电机运行的影响,导致系统的控制精度降低和控制性能变坏。为减小参数变化对系统性能的影响,提高系统的抗干扰性能,对具有强鲁棒性的滑模变结构控制进行理论分析。建立了系统状态方程,推导了滑模控制输出量与电磁转矩的关系,根据等效控制理论,利用一阶滤波器减小滑模控制抖振。引入了前馈控制,首次在双凸极电机上设计了基于新型比例滑模控制的速度调节器,减小了一阶滤波器对系统动态性能的影响。根据控制系统动态响应要求,给出了前馈控制增益和滑模控制参数的调节方法。为提高驱动系统的可靠性,开展了永磁式双凸极电机位置信号的故障诊断与容错控制研究。分析了位置信号故障后电机电流与转矩的变化规律、故障前后位置信号电平的变化以及故障瞬间可能形成的边沿对系统触发中断的影响。根据叁相位置信号的特征及边沿触发模式,提出了位置信号的故障诊断和容错控制方法。通过故障模拟实验,验证了故障诊断和故障容错控制的有效性,系统过渡时间短,且实现方便、实时性好。以数字信号处理器DSP和可编程逻辑器件CPLD为核心,智能功率模块IPM为逆变器,设计了永磁式双凸极电机新型驱动系统,为实验研究提供可靠的平台。
朱杰[9]2014年在《带前级Buck变换器的电励磁双凸极电机驱动系统研究》文中提出电励磁双凸极电机（WFDSM）以其结构简单、控制灵活及功率密度高的特点，在高速高效电机领域有着更广阔的应用前景。本文主要研究了高速电励磁双凸极电动机的驱动系统，在对传统的PWM调制方式下WFDSM工作模态分析的基础上，特别针对电机电流纹波及转矩脉动，提出了一种带前级Buck变换器的控制系统拓扑结构及相应的控制策略，为高速电励磁双凸极电动机的实践应用奠定了基础。首先介绍了电励磁双凸极电机的工作原理及数学模型，详细分析了传统PWM调制方式下，高速双凸极电动机在换相区和非换相区的工作模态，指出了传统PWM调制方法下电机会出现电流上升过快，斩波严重，存在较大的电流纹波和转矩脉动。在此基础上提出了在叁相逆变器前级加入Buck变换器，通过调节Buck的输出电压，从而控制转速，有效降低了电机的纹波电流，抑制了电机的转矩脉动，拓宽了电机的调速范围。针对12/8极结构的电励磁双凸极电动机，本文通过有限元仿真软件Ansoft Maxwell和Simplorer建立了带前级Buck变换器的高速WFDSM调速系统的模型，搭建了基于DSP与CPLD的电励磁双凸极电动机驱动系统，详细介绍了系统软件和硬件的设计过程，完成了对样机的调速实验，结果验证了带前置Buck变换器的高速双凸极电机调速系统在调速和调负载的过程中，具有良好的稳态与动态性能。最后，根据双凸极电机的机电能量转换过程，从磁能变换的角度分析了电励磁双凸极电机电动及发电运行时的工作原理。并借助有限元仿真软件，针对同一台12/8极电励磁双凸极电机，分析了电枢反应对双凸极电机电动及发电功率的不同影响，给出了不同励磁电流下电动及发电功率特性曲线。并且对原理样机进行了电动和发电的负载实验，验证了理论分析的正确性。
李梦达[10]2010年在《混合励磁双凸极电机非线性建模调速控制》文中研究说明混合励磁双凸极电机既综合了电励磁双凸极电机和双凸极永磁电机的优点,又克服了两种电机各自的缺陷,成为双凸极电机领域一个新的研究热点。由于双凸极永磁电机永磁材料的自身特性,其内气隙磁场保持恒定,调速范围有限。而电励磁双凸极电机虽然采用励磁绕组取代永磁体,通过调节励磁电流可实现调速,但该电机励磁损耗较大。目前,混合励磁双凸极电机已成为国内外电机领域研究的焦点之一,如对电机性能、电机静态特性和电机稳定性的分析等等。本文是在混合励磁双凸极电机理论的基础上对电机调速系统建模和调速控制等方面展开了研究。首先,本文介绍了双凸极电机的发展历程和混合励磁电机的研究概况,阐述了本课题研究的意义和研究的主要内容。介绍了混合励磁双凸极电机的基本结构,简析了电机的磁链调节原理,并分别详细叙述了电机的工作原理和调速控制过程。其次,本文在电工理论中诸多基本定律的基础上建立了电机的数学模型,并采用非线性电感分段线性化方法对电机本体进行建模。采用MATLAB软件下的Simulink、Simpowersystems工具箱,建立了混合励磁电机模型,并根据调速要求建立了主控制器及励磁电流控制器等调速系统仿真模型,为混合励磁双凸极电机调速系统控制中非标准区域的增磁调速和弱磁调速控制方案的研究提供了前提条件。针对课题所研究内容,利用仿真模型对混合励磁双凸极电机调速系统低速增磁、高速弱磁调速控制进行了仿真研究,并对仿真结果进行了分析。分析结果表明该电机具有调速性能好、调速范围宽、动态性能好等优点。
参考文献：
[1]. 电励磁式双凸极电机调速系统研究[D]. 韦海荣. 南京航空航天大学. 2002
[2]. 电励磁双凸极电机调速系统非线性建模与控制[D]. 张乐. 南京航空航天大学. 2006
[3]. 基于DSP的电励磁双凸极电机调速系统数字控制技术研究[D]. 相蓉. 南京航空航天大学. 2003
[4]. 永磁式双凸极电机稳态特性研究[D]. 胡勤丰. 南京航空航天大学. 2005
[5]. 基于全桥变换器的电磁式双凸极电机调速系统的建模与控制[D]. 任立立. 南京航空航天大学. 2004
[6]. 基于SiC MOSFET的高速电励磁双凸极电机调速系统研究[D]. 侯正文. 南京航空航天大学. 2017
[7]. 基于全桥变换器电励磁双凸极电机调速系统的研究[D]. 杨振浩. 南京航空航天大学. 2003
[8]. 永磁式双凸极电机新型驱动系统研究[D]. 马长山. 南京航空航天大学. 2007
[9]. 带前级Buck变换器的电励磁双凸极电机驱动系统研究[D]. 朱杰. 南京航空航天大学. 2014
[10]. 混合励磁双凸极电机非线性建模调速控制[D]. 李梦达. 东北石油大学. 2010
标签：电力工业论文; 电感论文; 高速电机论文; 电机控制器论文; 励磁论文; 电机论文; 永磁电动机论文; 仿真软件论文; pwm调速原理论文; 建模软件论文;