2018年第45卷第5期文章目次
2018, 45(5):1-7.
摘要:
为了验证永磁磁阻电机具备宽调速域的优势,同时充分发挥永磁磁阻电机在弱磁运行时的输出转矩,提出了一种基于转矩预测控制的全速域控制方法。采用Ansys设计了一台永磁磁阻电机,并与Simulink联合仿真验证了方法的可行性。验证结果表明:转矩预测控制方法可以使电机在全速域获得良好的动态性能,同时永磁磁阻电机弱磁运行时依然具有优秀的转矩输出能力。
为了验证永磁磁阻电机具备宽调速域的优势,同时充分发挥永磁磁阻电机在弱磁运行时的输出转矩,提出了一种基于转矩预测控制的全速域控制方法。采用Ansys设计了一台永磁磁阻电机,并与Simulink联合仿真验证了方法的可行性。验证结果表明:转矩预测控制方法可以使电机在全速域获得良好的动态性能,同时永磁磁阻电机弱磁运行时依然具有优秀的转矩输出能力。
2018, 45(5):8-13, 19.
摘要:
针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到dq旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。
针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到dq旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。
2018, 45(5):14-19.
摘要:
对于双定子单转子电磁制动器,研究了两种磁路结构方案。借助Maxwell软件三维求解器,采用有限元法对两种磁路结构的电磁制动器进行仿真分析,验证了其可行性。比较了两种磁路下电磁制动器的转子电涡流、制动力矩,不同励磁电流下制动力矩响应情况,不同转子材料下制动力矩响应情况以及不同气隙长度下制动力矩响应情况。结果表明双定子单转子电磁制动器第一种磁路结构制动特性优于第二种。
对于双定子单转子电磁制动器,研究了两种磁路结构方案。借助Maxwell软件三维求解器,采用有限元法对两种磁路结构的电磁制动器进行仿真分析,验证了其可行性。比较了两种磁路下电磁制动器的转子电涡流、制动力矩,不同励磁电流下制动力矩响应情况,不同转子材料下制动力矩响应情况以及不同气隙长度下制动力矩响应情况。结果表明双定子单转子电磁制动器第一种磁路结构制动特性优于第二种。
2018, 45(5):20-24, 41.
摘要:
根据变频器母线电流在电机运行于加载和制动时的不同特征,通过采集变频器母线电流实时监测电机运行状态,设计了双向DC/DC变换器模式切换与控制器通断控制电路,实时识别电机运行状态,实现对储能单元在线动态控制。通过搭建550 W的储能系统试验平台,验证了所设计状态识别与控制电路的合理性。
根据变频器母线电流在电机运行于加载和制动时的不同特征,通过采集变频器母线电流实时监测电机运行状态,设计了双向DC/DC变换器模式切换与控制器通断控制电路,实时识别电机运行状态,实现对储能单元在线动态控制。通过搭建550 W的储能系统试验平台,验证了所设计状态识别与控制电路的合理性。
2018, 45(5):25-30.
摘要:
在深入了解宽禁带电力电子器件的发展现状和开关特性基础上,提出了一种基于GaN-HEMT并联的航空电机驱动系统,开展了GaN-HEMT并联的驱动电路及数字控制器平台设计与实践。搭建了试验系统,进行了相关测试。试验结果验证了设计的正确性。
在深入了解宽禁带电力电子器件的发展现状和开关特性基础上,提出了一种基于GaN-HEMT并联的航空电机驱动系统,开展了GaN-HEMT并联的驱动电路及数字控制器平台设计与实践。搭建了试验系统,进行了相关测试。试验结果验证了设计的正确性。
2018, 45(5):31-34, 66.
摘要:
针对笼型异步电机控制系统中时变、非线性的特点,提出了以ARX模型为核心。模型参考自适应控制策略为基础的笼型异步电机的控制策略。所提出的控制策略对于电机参数变化和系统干扰具有较好的鲁棒性。通过仿真和样机试验,对所提出的控制策略进行了验证。
针对笼型异步电机控制系统中时变、非线性的特点,提出了以ARX模型为核心。模型参考自适应控制策略为基础的笼型异步电机的控制策略。所提出的控制策略对于电机参数变化和系统干扰具有较好的鲁棒性。通过仿真和样机试验,对所提出的控制策略进行了验证。
2018, 45(5):35-41.
摘要:
针对双馈风力发电机高电压穿越问题,利用Laplace变换对电网电压骤升时电磁暂态过渡过程进行分析,得出定子电流不仅含有直流分量,还包含有工频交流成分,并通过仿真频谱验证了理论分析的正确性。不同于常规研究中只在转子电压方程考虑定子磁链的动态变化,而忽略了其对功率外环的影响,分析了定子磁链动态变化对有功、无功解耦的影响,在此基础上对功率外环进行传统矢量控制策略的改进。此外,考虑并网规范对机组无功电流支撑的要求,控制换流器输出与电网电压骤升幅度相匹配的无功电流,帮助故障电网快速恢复。仿真结果表明,该方案不仅能够保证电网电压骤升时双馈机组不脱网运行,而且也满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现高电压穿越。
针对双馈风力发电机高电压穿越问题,利用Laplace变换对电网电压骤升时电磁暂态过渡过程进行分析,得出定子电流不仅含有直流分量,还包含有工频交流成分,并通过仿真频谱验证了理论分析的正确性。不同于常规研究中只在转子电压方程考虑定子磁链的动态变化,而忽略了其对功率外环的影响,分析了定子磁链动态变化对有功、无功解耦的影响,在此基础上对功率外环进行传统矢量控制策略的改进。此外,考虑并网规范对机组无功电流支撑的要求,控制换流器输出与电网电压骤升幅度相匹配的无功电流,帮助故障电网快速恢复。仿真结果表明,该方案不仅能够保证电网电压骤升时双馈机组不脱网运行,而且也满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现高电压穿越。
2018, 45(5):42-45.
摘要:
为解决水泵三相AC 660 V电机在DC 750~1 250 V下的供电及起动问题,通过开展电机驱动系统设计研究,形成了以两电平主电路结构、电压空间矢量脉冲宽度调制技术和电压/频率恒定控制策略为基础的水泵电机逆变变频控制方案。在方案中针对较宽输入直流电压范围下的输出交流电压控制技术进行了攻关并取得了突破,形成了相应关键技术解决方案。通过水泵负载试验,全面验证了该方案的有效性和可行性。
为解决水泵三相AC 660 V电机在DC 750~1 250 V下的供电及起动问题,通过开展电机驱动系统设计研究,形成了以两电平主电路结构、电压空间矢量脉冲宽度调制技术和电压/频率恒定控制策略为基础的水泵电机逆变变频控制方案。在方案中针对较宽输入直流电压范围下的输出交流电压控制技术进行了攻关并取得了突破,形成了相应关键技术解决方案。通过水泵负载试验,全面验证了该方案的有效性和可行性。
2018, 45(5):46-51, 63.
摘要:
三相四开关变换器直流侧分离电容电压不平衡,将降低其并网电能质量,缩短电解电容寿命。针对该问题,提出了一种直流侧分离电容电压均衡的模型预测功率控制策略。基于αβ两相静止坐标系分析电压矢量,建立功率预测模型。由于直流侧电容中点电压偏差值含有交流分量和直流分量,使用低通滤波器提取直流分量后计算功率补偿值,并计入给定功率,进行模型预测功率控制,实现直流侧分离电容电压均衡。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真和试验对其动、静态特性进行分析,验证了所提出控制策略的有效性和可行性。
三相四开关变换器直流侧分离电容电压不平衡,将降低其并网电能质量,缩短电解电容寿命。针对该问题,提出了一种直流侧分离电容电压均衡的模型预测功率控制策略。基于αβ两相静止坐标系分析电压矢量,建立功率预测模型。由于直流侧电容中点电压偏差值含有交流分量和直流分量,使用低通滤波器提取直流分量后计算功率补偿值,并计入给定功率,进行模型预测功率控制,实现直流侧分离电容电压均衡。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真和试验对其动、静态特性进行分析,验证了所提出控制策略的有效性和可行性。
2018, 45(5):52-57.
摘要:
以额定功率为60 kW永磁同步电机(PMSM)为研究对象,采用气隙等效导热系数处理定转子间的热交换问题。给出散下线定子绕组的等效热模型。在进行绕组铜耗计算时考虑温升对定子绕组阻值的影响,试验测定壳体与定子铁心间因装配间隙而产生的热阻值。在此基础上建立PMSM三维全域瞬态温度场有限元模型,计算电机在峰值转速运行时的温度场变化,并进行试验验证。对水道宽度比、水道数和翅片进行优化计算,找出最优解。结果表明,水道优化后电机最高温度下降9.8 ℃,对电机水道结构设计具有一定的指导意义。
以额定功率为60 kW永磁同步电机(PMSM)为研究对象,采用气隙等效导热系数处理定转子间的热交换问题。给出散下线定子绕组的等效热模型。在进行绕组铜耗计算时考虑温升对定子绕组阻值的影响,试验测定壳体与定子铁心间因装配间隙而产生的热阻值。在此基础上建立PMSM三维全域瞬态温度场有限元模型,计算电机在峰值转速运行时的温度场变化,并进行试验验证。对水道宽度比、水道数和翅片进行优化计算,找出最优解。结果表明,水道优化后电机最高温度下降9.8 ℃,对电机水道结构设计具有一定的指导意义。
2018, 45(5):58-63.
摘要:
在基于双电流阈值的位置估计基础上,提出了一种考虑电流传感器故障和估计误差补偿的位置估计容错技术。通过双电流阈值与脉冲电流峰值比较估计位置检索脉冲信号,利用开关磁阻电机相与相之间的独立性,利用正常相的电磁信息间接估计传感器故障相的转子位置信号。通过仿真计算得到转速对位置估计误差的影响,并提出了位置误差补偿措施。在一台12/8结构样机中进行了相关试验,试验结果表明,所提方法提高了无位置传感器技术的容错性,验证了该算法的正确性和可行性。
在基于双电流阈值的位置估计基础上,提出了一种考虑电流传感器故障和估计误差补偿的位置估计容错技术。通过双电流阈值与脉冲电流峰值比较估计位置检索脉冲信号,利用开关磁阻电机相与相之间的独立性,利用正常相的电磁信息间接估计传感器故障相的转子位置信号。通过仿真计算得到转速对位置估计误差的影响,并提出了位置误差补偿措施。在一台12/8结构样机中进行了相关试验,试验结果表明,所提方法提高了无位置传感器技术的容错性,验证了该算法的正确性和可行性。
2018, 45(5):64-66.
摘要:
介绍了冲气隙工艺在高压电机中的应用。又介绍了低压高效电机冲气隙冲压工艺及模具的改进。再介绍了低压高效电机冲气隙铸铝工艺的改进。最后阐述了在低压高效电机中的应用实例,有效地解决了冲气隙工艺在中小型电机中的成功应用。这为低压高效电机转子冲片制造提供了一种先进的工艺方法。
介绍了冲气隙工艺在高压电机中的应用。又介绍了低压高效电机冲气隙冲压工艺及模具的改进。再介绍了低压高效电机冲气隙铸铝工艺的改进。最后阐述了在低压高效电机中的应用实例,有效地解决了冲气隙工艺在中小型电机中的成功应用。这为低压高效电机转子冲片制造提供了一种先进的工艺方法。
2018, 45(5):67-71, 91.
摘要:
针对双“I”型转子结构的内置式高密度永磁同步电机(PMSM),基于MATLAB/Simulink平台提出了一种变参数等效磁网络法,充分考虑转子漏磁,且通过变参数环节,自动调节各部分磁导率,计算铁心饱和,提高了变参数等效磁网路法的计算准确性。利用该磁网络,分析了转子尺寸参数对电机空载电磁性能以及气隙磁密波形的影响,为高密度PMSM初步设计提供了一种有效快速的分析手段。
针对双“I”型转子结构的内置式高密度永磁同步电机(PMSM),基于MATLAB/Simulink平台提出了一种变参数等效磁网络法,充分考虑转子漏磁,且通过变参数环节,自动调节各部分磁导率,计算铁心饱和,提高了变参数等效磁网路法的计算准确性。利用该磁网络,分析了转子尺寸参数对电机空载电磁性能以及气隙磁密波形的影响,为高密度PMSM初步设计提供了一种有效快速的分析手段。
2018, 45(5):72-76.
摘要:
在异步电机转速自适应全阶观测器无速度传感器控制方法的基础上,提出了一种基于波波夫稳定性理论的带速重投策略。该策略能够反映出转速估计值与实际值之间的误差关系,并通过自中心向两侧检索的方法使得转速估计值快速地向实际值收敛。采用了一种预励磁方案来达到减小带速重投过程中电流冲击的目的。仿真结果证明了所提策略的准确性和有效性。
在异步电机转速自适应全阶观测器无速度传感器控制方法的基础上,提出了一种基于波波夫稳定性理论的带速重投策略。该策略能够反映出转速估计值与实际值之间的误差关系,并通过自中心向两侧检索的方法使得转速估计值快速地向实际值收敛。采用了一种预励磁方案来达到减小带速重投过程中电流冲击的目的。仿真结果证明了所提策略的准确性和有效性。
2018, 45(5):77-82, 87.
摘要:
提出了一种根据永磁同步电机(PMSM)转速来调节交轴电压的最大转矩法。算法对电压极限矢量圆与电流极限矢量圆定量分析,找到电机稳定运行时的最大转矩点,通过在电压极限矢量圆补偿定子电阻压降修正最大转矩点。通过直接给定交轴电压的方式,充分利用修正最大转矩点的电磁转矩,提高电机的负载能力和抗干扰能力。仿真验证了该算法的有效性和可行性。对于最大转矩点的定量分析,使此模型具有良好的可移植性。
提出了一种根据永磁同步电机(PMSM)转速来调节交轴电压的最大转矩法。算法对电压极限矢量圆与电流极限矢量圆定量分析,找到电机稳定运行时的最大转矩点,通过在电压极限矢量圆补偿定子电阻压降修正最大转矩点。通过直接给定交轴电压的方式,充分利用修正最大转矩点的电磁转矩,提高电机的负载能力和抗干扰能力。仿真验证了该算法的有效性和可行性。对于最大转矩点的定量分析,使此模型具有良好的可移植性。
2018, 45(5):83-87.
摘要:
针对电机智能制造远程运维的需求,设计了基于云平台的电机智能制造远程运维系统。从远程运维系统的整体架构、信息架构及试验验证平台等方面进行了详细阐述。远程运维系统可以对电机制造过程和现场应用过程中的电机参数信息进行实时采集,实现电机全生命周期的运维管理。平台的应用有助于企业提高电机生产质量,减少了电机运维成本,加快了电机运维服务响应速度,提升了售后服务水平,提高了电机的智能制造水平。
针对电机智能制造远程运维的需求,设计了基于云平台的电机智能制造远程运维系统。从远程运维系统的整体架构、信息架构及试验验证平台等方面进行了详细阐述。远程运维系统可以对电机制造过程和现场应用过程中的电机参数信息进行实时采集,实现电机全生命周期的运维管理。平台的应用有助于企业提高电机生产质量,减少了电机运维成本,加快了电机运维服务响应速度,提升了售后服务水平,提高了电机的智能制造水平。
2018, 45(5):88-91.
摘要:
在低速大转矩电机系列设计中,考虑到机座的通用性和外形尺寸的规范性,采用了轴向水路的水冷机座结构。通过对电机冷却系统的流体场计算,得到了电机的散热情况,耦合温度场计算,得到了电机冷却水和机座的温升,并通过对机座的模态分析得到了电机的固有振动频率。
在低速大转矩电机系列设计中,考虑到机座的通用性和外形尺寸的规范性,采用了轴向水路的水冷机座结构。通过对电机冷却系统的流体场计算,得到了电机的散热情况,耦合温度场计算,得到了电机冷却水和机座的温升,并通过对机座的模态分析得到了电机的固有振动频率。
2018, 45(5):92-96, 119.
摘要:
重点介绍了外置封闭式大型三相绕线型异步电动机集电环、刷架通风结构的设计,冷却系统的结构设计,并指出了设计中的关键点。验证了封闭式大型三相绕线型异步电动机集电环各滑环温度均匀性、集电环理论设计与实际测试结果的吻合性。验证了封闭式集电环碳粉收集装置的实用性及改造电机局部结构的可行性。
重点介绍了外置封闭式大型三相绕线型异步电动机集电环、刷架通风结构的设计,冷却系统的结构设计,并指出了设计中的关键点。验证了封闭式大型三相绕线型异步电动机集电环各滑环温度均匀性、集电环理论设计与实际测试结果的吻合性。验证了封闭式集电环碳粉收集装置的实用性及改造电机局部结构的可行性。
2018, 45(5):97-99, 114.
摘要:
介绍了某磨机配套用空空冷绕线型异步电动机的电磁方案、通风散热结构,以及转子引线的结构。结合试验数据验证了电动机电磁方案、通风散热结构,以及转子引线结构设计的合理性。这为今后设计更大容量空空冷绕线型异步电动机提供了指导性的思路和重要的成功实践经验。
介绍了某磨机配套用空空冷绕线型异步电动机的电磁方案、通风散热结构,以及转子引线的结构。结合试验数据验证了电动机电磁方案、通风散热结构,以及转子引线结构设计的合理性。这为今后设计更大容量空空冷绕线型异步电动机提供了指导性的思路和重要的成功实践经验。
2018, 45(5):100-104, 110.
摘要:
结合支持向量机(SVM)和DS证据理论,搭建了扩展Park变换模型以及失电残压模型,从多元信息融合的角度进行定子匝间短路故障诊断。仿真证明,该方法可以有效提高故障诊断的精确度,从而减少误诊。
结合支持向量机(SVM)和DS证据理论,搭建了扩展Park变换模型以及失电残压模型,从多元信息融合的角度进行定子匝间短路故障诊断。仿真证明,该方法可以有效提高故障诊断的精确度,从而减少误诊。
2018, 45(5):105-110.
摘要:
设计了一种利用电信号进行风力发电机故障预测研究的半物理仿真系统,对系统的工作原理、硬件构成以及软件设计方法进行了描述。利用MATLAB仿真和实际数据处理实例,研究了风力发电机在非可控自然风况下快速傅里叶变换和小波变换等传统方法和新的方法处理电功率中非平稳故障信号实现故障预测的可行性和有效性。结果证明在难以获得实际风场数据的情况下,该方法是一种具有实际意义的研究风力发电机故障预测的方法。
设计了一种利用电信号进行风力发电机故障预测研究的半物理仿真系统,对系统的工作原理、硬件构成以及软件设计方法进行了描述。利用MATLAB仿真和实际数据处理实例,研究了风力发电机在非可控自然风况下快速傅里叶变换和小波变换等传统方法和新的方法处理电功率中非平稳故障信号实现故障预测的可行性和有效性。结果证明在难以获得实际风场数据的情况下,该方法是一种具有实际意义的研究风力发电机故障预测的方法。
2018, 45(5):111-114.
摘要:
轴电压对电机轴承的破坏,引起了国内外许多电蚀事故,并造成船舶严重的设备损伤和船东的经济损失。通过研究不同参数类型船用电机的轴电压问题,介绍了轴电压产生原因、测量方法,实测装配不同类型轴承电机的轴电压,并提供了预防轴电压的实用方法。这有利于减少和避免轴电压产生所带来的机损危害。
轴电压对电机轴承的破坏,引起了国内外许多电蚀事故,并造成船舶严重的设备损伤和船东的经济损失。通过研究不同参数类型船用电机的轴电压问题,介绍了轴电压产生原因、测量方法,实测装配不同类型轴承电机的轴电压,并提供了预防轴电压的实用方法。这有利于减少和避免轴电压产生所带来的机损危害。
2018, 45(5):115-119.
摘要:
IE4超超高效率为国际电工委员会发布的IEC 60034-30-1:2014标准中电动机的最高效率等级。采用B法——测量输入-输出功率的损耗分析法对YE4系列(IP55)三相异步电动机的各大损耗的精准测试,以及采用不同降耗设计措施所达效果等进行了实际验证,确保了全系列电机达到了IE4效率等级规定。YE4系列产品的成功开发及推广应用,将对进一步推进我国节能减排政策的落实做出重要的贡献。
IE4超超高效率为国际电工委员会发布的IEC 60034-30-1:2014标准中电动机的最高效率等级。采用B法——测量输入-输出功率的损耗分析法对YE4系列(IP55)三相异步电动机的各大损耗的精准测试,以及采用不同降耗设计措施所达效果等进行了实际验证,确保了全系列电机达到了IE4效率等级规定。YE4系列产品的成功开发及推广应用,将对进一步推进我国节能减排政策的落实做出重要的贡献。
《电机与控制应用》
月刊，1959年创刊
- 主管单位：上海市经济和信息化委员会
- 主办单位：上海电器科学研究所（集团）有限公司
- 刊号：ISSN 1673-6540
- CN 31-1959/TM
- 地址：上海市武宁路505号
- 邮编：200063
- 电话：021-62574990-574/462（编辑部），021-62574990-416（广告部）
- 电子邮箱：eec@seari.com.cn （编辑部），wangzm@seari.com.cn（广告部）
- 网址：http://www.motor-abc.cn/djykzyy/home
- 邮发代号：4-199
- 国内定价：15元/册
- 影响因子：0.752
