无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制

本文提出了一种将直接转矩控制应用于无刷直流电机的无位置传感器控制方法。需观测无刷直流电机的直流母线电压及定子侧的三相电流,从而估算出电机的磁链、转矩以及位置角,再根据转矩、d-q坐标系上的电流分量以及转子位置信息来选择相应的电压空间矢量,以实现对无刷直流电机的控制。仿真和实验结果表明本文提出的控制方法有效可行。     

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统的控制模型具有多变量耦合性,采用传统的模糊控制方法容易出现超导误差,提出一种基于模糊PI双控制的船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计方法。在励磁电流变化较大下,易导致控制误差较大,运用模糊控制进行发电机转子励磁控制,提高船舶动力定位用的直流电机系统无损功率,发电机采用交流励磁机进行电流整流控制。在励磁方式作用下,设有整流变压器控制交流副励磁机防止电压突变,即误差较小时,采用PI控制方法进行电机优化控制。最后进行控制器的整体结构设计。测试结果表明,采用该方法进行电机系统控制器设计,电机的输出增益较大,稳定性较好。     

永磁无刷直流电机霍尔位置传感器的安装

永磁无刷直流电机在各行各业的应用越来越广泛。在永磁无刷直流电机中,霍尔位置传感器经常用来测量电机的转子位置和转速。转子位置传感器的安装精度直接关系到永磁无刷直流电机的运行,因此如何安装传感器是非常重要的。本文结合作者多年从事无刷直流电机开发的经验,提出了简便易行的霍尔位置传感器安装方法。     

永磁无刷直流电机转子位置的 Kalman 滤波估计

永磁无刷直流电机的换相和控制都需要准确的转子位置信息，而机械式位置传感器有较多的缺点，本文提出了一种新方法，通过测量非导通相的反电势波形，运用Kalman滤波器，估计出转子的位置，与传统的对反电势深度滤波不同，它无时间延迟，能得到瞬时的转子位置和速度。     

大型船用无刷直流电机转矩脉动抑制方法

针对大型舰船用无刷直流电机在运行过程中会出现转矩脉动的问题,设计基于开通角的大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制方法,提高大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制能力。构建舰船用无刷直流电机数学模型,在该模型基础上分析舰船用无刷直流电机的换相过程中电流变化情况,针对换相产生的转矩脉动,采用开通角控制开通相的开通时间,实现大型舰船用无刷直流电机转矩脉动抑制。实验结果表明：在电机低速和高速运行时,分别采用推迟开通相开通时间、提前开通相开通时间等方式,抑制大型舰船用无刷直流电机转矩脉动,该方法可有效抑制电机转矩脉动,满足不同工况下电机运行的需求,保障大型舰船用无刷直流电机安全运行。     

基于DSP和CPLD的无刷直流电机控制系统设计电气与自动化电气与自动化

无刷直流电机具有非线性、多变量、强耦合等特点,采用传统控制系统的控制算法有局限性,往往达不到预期的控制效果。根据特种水下航行器的使用要求,设计了一种无刷直流电机的控制系统方案,基于数字信号处理器（DSP）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和智能功率模块（IPM）,采用提前换向控制算法,满足了电机控制系统不断增加计算速度和逻辑处理实时性的要求,简化了逻辑处理流程,实现了无刷直流电机的高效运行。经实验验证,电机系统效率高达92%,稳定性好、控制灵活,该系统可用作特种水下航行器的无刷直流电机控制装置。     

基于软件锁相环的无刷直流电机速度控制器设计

无刷直流电机系统具有转矩电流比高、转速高、动态性能好、可靠性高和易于控制等优点,在中小功率驱动场合应用广泛;但缺点是转矩脉动大并易造成速度波动,目前普遍采用的速度-电流双闭环PI控制在无刷直流电机用于某些负载变化率大及大惯量的速度控制模式下时,可能因速度不稳带来震动、谐振、噪声等问题,文中给出一种基于DSP的改进型双闭环串级控制法,利用速度环增加软件锁相环的方法,有效改善了传统速度电流PI调节器在无刷直流电机大惯量负载中存在的转速波动问题,在实际应用中具有良好的速度控制精度和稳定性。     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标。为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难。利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0–2π有规律往返。最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制。     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标.为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难.利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0-2π有规律往返.最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制.     

DSP在电机控制系统中的应用

本文以无刷直流电机和TMS320LF2407为例,介绍了DSP在电机控制系统中的应用,给出了基于DSP的无刷直流电机控制系统的软硬件设计。     

不同驱动方式下表贴式交流永磁电机转子涡流损耗研究

针对转子涡流损耗在某些表贴式交流永磁电机中引起很高的温升问题,本文采用有限元软件仿真分析了三相永磁电机在方波和正弦波驱动方式下的转子涡流损耗的变化规律。分析表明：同转速、同转矩条件下,方波驱动的转子涡流损耗要大于正弦波驱动的,且二者之差随转速和负载的增大而增大。稳定时,方波驱动产生的转子涡流损耗每个电周期有6次波动,这主要是由绕组谐波电流引起的。     

三相永磁无刷电机起动控制研究

本文分析了的120°导通三相逆变器的SVPWM控制特性,提出了基于SVPWM控制和电流调节控制的无位置传感器的三相永磁无刷直流电机（BLDCM）的起动控制方法。在Matlab/Simlink环境下,建立了三相永磁BLDCM起动控制系统的仿真模型并进行了仿真。仿真结果表明该起动控制方法不但能有效控制起动电流大小,而且能改...     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

Semi-submersible wind turbine hull shape design for a favorable system response behavior

Floating offshore wind turbines are a novel technology, which has reached, with the first wind farm in operation, an advanced state of development. The question of how floating wind systems can be optimized to operate smoothly in harsh wind and wave conditions is the subject of the present work. An integrated optimization was conducted, where the hull shape of a semi-submersible, as well as the wind turbine controller were varied with the goal of finding a cost-efficient design, which does not respond to wind and wave excitations, resulting in small structural fatigue and extreme loads.The optimum design was found to have a remarkably low tower-base fatigue load response and small rotor fore-aft amplitudes. Further investigations showed that the reason for the good dynamic behavior is a particularly favorable response to first-order wave loads: The floating wind turbine rotates in pitch-direction about a point close to the rotor hub and the rotor fore-aft motion is almost unaffected by the wave excitation. As a result, the power production and the blade loads are not influenced by the waves. A comparable effect was so far known for Tension Leg Platforms but not for semi-submersible wind turbines. The methodology builds on a low-order simulation model, coupled to a parametric panel code model, a detailed viscous drag model and an individually tuned blade pitch controller. The results are confirmed by the higher-fidelity model FAST. A new indicator to express the optimal behavior through a single design criterion has been developed.     

深潜艇推进电动机的H∞控制研究

为了抑制转子电阻参数摄动和洋流、海浪引起的转矩波动对深潜艇推进电机调速系统的影响,对应用状态反馈鲁棒控制方法来处理推进感应电动机磁场定向下的矢量控制问题进行了研究,并在此基础上,根据建立的深潜艇直航运动模型和螺旋桨四象限动态工作情况下的仿真模型,进行了深潜艇直航推进仿真.仿真结果表明,这种方法能够有效抑制转子参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响.     

Analysis of unsteady flow over Offshore Wind Turbine in combination with different types of foundations

Environmental effects have an important influence on Offshore Wind Turbine (OWT) power generation efficiency and the structural stability of such turbines. In this study, we use an in-house Boundary Element (BEM)—panMARE code—to simulate the unsteady flow behavior of a full OWT with various combinations of aerodynamic and hydrodynamic loads in the time domain. This code is implemented to simulate potential flows for different applications and is based on a three-dimensional first-order panel method. Three different OWT configurations consisting of a generic 5 MW NREL rotor with three different types of foundations (Monopile, Tripod, and Jacket) are investigated. These three configurations are analyzed using the RANSE solver which is carried out using ANSYS CFX for validating the corresponding results. The simulations are performed under the same environmental atmospheric wind shear and rotor angular velocity, and the wave properties are wave height of 4 m and wave period of 7.16 s. In the present work, wave environmental effects were investigated firstly for the two solvers, and good agreement is achieved. Moreover, pressure distribution in each OWT case is presented, including detailed information about local flow fields. The time history of the forces at inflow direction and its moments around the mudline at each OWT part are presented in a dimensionless form with respect to the mean value of the last three loads and the moment amplitudes obtained from the BEM code, where the contribution of rotor force is lower in the tripod case and higher in the jacket case and the calculated hydrodynamic load that effect on jacket foundation type is lower than other two cases.     

永磁同步发电机PWM整流系统初步研究

针对传统发电机整流系统谐波含量大,功率因数低的特点,为永磁同步发电机设计了一套PWM整流系统,通过电流前馈解耦控制,实现有功无功解耦,实现发电机侧单位功率因数运行。实验结果验证了该控制方案的可行性,可有效减少发电机电流谐波含量,并能在发电频率较大范围变动时仍能保持系统稳定运行。     

The estimation of wave elevation and wave disturbance caused by the wave orbital motion of a fully submerged hydrofoil craft

The current control system of a fully submerged hydrofoil craft has manual input of fore-foil depth and control mode selection to improve the performance of the control system. However, the manual input needs skillful human operation and observation of waves the encountered to work well over a wide range of waves. In order to use information about the waves encountered in the control system, we considered the estimation of wave elevation and wave disturbance which was caused by the orbital motion of the waves in irregular waves. First, we investigated the wave disturbance by a fully submerged hydrofoil craft, in a state-space model of wave disturbance, and in hydrofoil craft motion, etc. We than considered estimations of the wave elevation and wave disturbance using a shaping filter, a Kalman filter, an autoregressive (AR) model, etc. Finally, we confirmed through simulations that the estimation results and estimation error of wave elevation and wave disturbance were valid.