《电机与控制应用》(CN 31-1959/TM,ISSN 1673-6540,原《中小型电机》)创刊于1959年,由上海电器科学研究所(集团)有限公司主办。 本刊定位于电机、控制和应用三大板块,以中小型电机为基础,拓展新型的高效节能和微特电机技术,以新能源技术和智能控制技术引领和提升传统的电机制造技术为方向,以电机系统节能为目标开拓电机相关应用,力求全面报道我国在相关领域的最新研究成果。本刊每月10日出版,国内外公开发行,邮发代号4-199。
      《电机与控制应用》是“中国学术期刊综合评价数据库来源期刊”“中国科学引文数据库来源期刊”“中国学术期刊(光盘版)全文收录期刊”,得到业内人士的普遍认可,备受推崇和信赖,多次被评为中文核心期刊、中国科技核心期刊、全国优秀科技期刊。
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    2020,47(10):1-6, DOI: 10.12177/emca.2020.114
    摘要:
    开关磁阻电机(SRM)在实际运行时由于负载增加导致电流增大,会使SRM进入磁饱和工作状态。传统的无位置传感器控制方法解决磁饱和问题需要进行大量离线测量。因此,提出一种基于特殊位置判断的SRM无位置传感器控制策略。该方法通过向非导通相注入高频脉冲电压以得到全周期电感,通过电感曲线非饱和段的线性变化关系在线得出15°、30°、45°、60° 4个特殊位置对应的非饱和相电感值,根据电感与角度对应关系,在一个周期内得到4个特殊位置,通过相邻2次位置估算电机转速与全周期转子位置。在此基础上,搭建了基于Simulink的仿真模型和基于DSP的试验平台,通过仿真与试验验证了该方法的正确性。
    2020,47(10):7-16, DOI: 10.12177/emca.2020.099
    摘要:
    建立了定子磁链坐标系下表贴式永磁同步电机(PMSM)磁链与转矩变化量简化计算模型,针对直接转矩控制(DTC)转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍(DB)控制。基于简化计算模型,推导出DB控制的理想电压矢量,并采用模型预测控制(MPC)技术实现DB控制。为了提升系统性能,提出一种基于角度拓展电压矢量的方法,将备选电压矢量数目增加到37个,并通过判断理想电压角度减少了计算负担。采用查表方式直接生成电压矢量,无需空间矢量调制(SVM)计算,提高系统实时性能。仿真结果表明:拓展电压矢量集合可降低转矩脉动。为了进一步减低磁链与转矩脉动,提出一种基于角度与幅值的电压矢量拓展方法,仅需判断电压矢量角度和幅值是否接近理想状态,查表即可产生幅值任意的电压矢量。仿真结果表明:该方法可进一步显著减小磁链和转矩脉动。
    2020,47(10):17-23, DOI: 10.12177/emca.2020.113
    摘要:
    传统PI速度控制和传统滑模控制(SMC)导致表贴式永磁同步电机(SPMSM)运行时速度调节差,在负载发生改变和转速突变时不能很好地控制,系统抖振较大。为了解决此问题,提出一种新型非奇异快速终端(NSFT)滑模面与模糊控制相结合的方法,设计速度控制器以实现SPMSM的无速度传感器控制。用连续函数υ(s)代替趋近律中的开关函数,有效抑制抖振;设计模糊控制规则和模糊参数自适应律,对趋近律中的参数进行自适应调整;设计Lyapunov函数证明新型SMC的稳定性。MATLAB仿真结果表明,所设计的新型NSFT模糊滑模速度控制器(NSFT-Fuzzy-SMC)在系统状态发生改变时,调节速度更快,效果更好,系统的鲁棒性更强,稳定运行时抖振更小,比传统SMC具有更好的控制性能和抗干扰能力。
    2020,47(10):24-32, DOI: 10.12177/emca.2020.117
    摘要:
    无位置传感器控制是船舶电力推进系统可靠性的重要保障。针对目前没有单一算法能够实现全转速范围的无位置传感器控制,提出了一种基于自抗扰的无位置传感器混合控制策略。对于电机零、低速区域采用高频电流注入法估算转子位置,对于中、高速区域采用扩展反电动势(EMF)法估算转子位置,并将2种估算方案集成到同一控制结构中,分别设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使用扩张状态观测器实现了高性能的位置估计,最后针对2种算法切换的问题给出了融合过渡方案。实物平台验证了算法的精准性及强鲁棒性,为实现全转速范围船舶推进内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制提供了依据。
    2020,47(10):33-39, DOI: 10.12177/emca.2020.111
    摘要:
    为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。
    2020,47(10):40-45, DOI: 10.12177/emca.2020.126
    摘要:
    针对伺服电机驱动中转速控制器性能因伺服系统参数变化而下降的问题,提出一种基于参数辨识的转速自适应控制方法。对于转动惯量的变化,在连续域建立模型参考自适应系统(MRAS),通过Popov超稳定性理论设计一种比例+积分(PI)型自适应律,提高了惯量辨识的收敛速度和稳态精度。对于负载转矩,提出一种基于中间变量设计的扰动观测器。将辨识值反馈至速度控制器中,实现控制器参数在线自整定。试验结果表明,所提转速自适应控制方法能准确辨识出转动惯量和负载转矩从而进行控制器参数调整,该方法对参数变化具有良好的鲁棒性。
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    2020,47(3):17-22, DOI: 10.12177/emca.2019.172
    摘要:
    在永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,基于有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)算法所设计的系统电流内环控制器,性能受电机参数变化的影响。推导了PMSM预测模型,同时以电压矢量为约束项重构价值函数,并针对数字延时导致的电流纹波问题进行了补偿。提出了一种鲁棒性较强的FCS-MPCC算法,通过在预测模型中引入权重系数并定量调节,以降低算法对参数的敏感性。仿真结果表明,所提算法有效,能使系统具备良好的动态性能和稳态精度。
    2020,47(1):1-7, DOI: 10.12177/emca.2019.116
    摘要:
    建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型,验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩,从而降低无差拍控制计算复杂程度,提高系统实时性能,并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能,提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近,但省却了MPC计算,减小了系统计算负担。
    2020,47(1):102-105, DOI: 10.12177/emca.2019.121
    摘要:
    针对无刷直流电机固定磁瓦的胶黏剂固化时间长的问题,分析计算磁瓦受力获得胶黏剂的最小粘接强度,开发验证热固胶,以实现磁瓦的快速固定。通过高温、低温、高温高湿、冷热冲击、高温及时试验验证了胶黏剂完全固化后的稳定性。结果表明,固定磁瓦所需的最小粘接强度为5.81 MPa,AC451胶水在60 ℃/20 min的条件下粘接强度为15.6 MPa,可实现磁瓦的完全固定。动平衡检测后随平衡泥室温固化5 h,胶水的粘接强度达到22.2 MPa,满足各项型式试验,且安全、可靠,具有广泛的工业应用前景。
    2020,47(2):49-53, DOI: 10.12177/emca.2019.159
    摘要:
    变频器调速技术虽可实现调速,但结构复杂,易受到电磁干扰,影响设备运行的可靠性。此外,当电网电压波动时,变频器难以保证整个系统正常运行。因此,在发电厂等苛刻环境下的应用受到限制。针对以上问题,提出了一种新型绕组式永磁耦合调速电机,离合采用非机械接触结构,减少了机械损耗;可直接对电动转子进行串级调速,调速迅速,且具备抗电网低电压穿越的能力。通过建立绕组式永磁耦合调速电机有限元分析模型,开展了仿真分析研究,结果表明该电机具备调速功能且转矩稳定,在工业领域中具有广阔的应用前景。
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