六相永磁同步电机三电平变频调速控制策略研究

六相永磁同步电机具有转矩脉动小、振动噪声低、可靠性高、容错性能好等优点,能够满足高性能的远洋船舶电力推进系统的要求。传统六相永磁同步电机变频调速系统大都采用两电平变频技术,在降低功率开关器件开关频率、抑制电机电流谐波、提高变频调速系统功率容量等方面具有局限性。文章分析建立了六相永磁同步电机的数学模型,设计了六相永磁同步电机矢量控制策略,并结合三电平调制技术进行研究。通过Matlab/SimulinK搭建六相永磁同步电机三电平变频系统的仿真模型,模拟六相永磁同步电机运行的不同工况。仿真结果表明,六相永磁同步电机三电平变频调速控制策略的可行性,且在不同工况下能稳定运行,适合具有低噪声低振动要求的现代远洋渔船电力推进系统。     

水下永磁同步电机定子匝间短路电磁振动分析

电机的径向电磁力是产生电磁振动的主要原因。本文从应力方程出发,推导了永磁同步电机气隙磁通密度和磁场产生的径向力波的表达式。以一台8极48槽水下永磁同步电机为例,对正常工况下的电磁模型进行空载有限元的仿真和电磁振动的加速度分析,将正常工况下仿真与实验二者的电磁振动加速度结果进行对比,验证了其仿真结果的正确性。之后对不同匝间短路故障程度下的电磁模型进行有限元的仿真及电磁振动的加速度分析,对比不同匝间短路程度的仿真数据,得到其匝间短路故障特征量。     

表贴式永磁同步电机削极技术的研究

影响永磁同步电动机振动噪声的主要是电磁震动,一台好的电机应是气隙磁场谐波小,产生的齿槽转矩及转矩脉动小。通过对电机转子表面永磁体削极,使得电机气隙磁场接近正弦可显著减小永磁电机气隙磁场谐波及径向力谐波,减小永磁同步电机齿槽转矩。用解析法研究了电机气隙磁场优化方法和齿槽转矩的削弱方法,对表贴式永磁交流电机几种主要的削极方式进行了理论研究,总结了各种削极技术的优势和特点,通过有限元验证本次理论研究的正确性,对改善永磁交流电机性能有十分重要的实用价值。     

全谐波永磁同步电机对比分析研究

本文提出了全谐波转矩永磁电机。在现有永磁电机材料和结构的基础上,通过对电机定子绕组改进和优化控制,使其产生富含谐波的定子旋转磁场,并与永磁转子磁场实时保持正交的相位关系,在满足电磁转矩最大化基本条件下,充分利用永磁同步电机的谐波磁场产生稳定的电磁转矩,从而达到提高转矩密度的目的。通过与传统永磁电机以及直流无刷电机进行对比分析,验证了全谐波永磁同步电机的优越性。     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统稳态特性分析

为提高舰船电力推进系统功率密度,降低振动噪声,提出了一种基于永磁同步电机的无变频器式舰船交流电力推进系统。该系统将永磁同步电机作为推进电机,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机通过电缆直连。通过原动机调速实现推进电机转速调节,通过发电机励磁调节实现推进电机电压调节。建立了该电力推进系统静态数学模型,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及推进电机负载转矩间的函数关系,分析了系统的静态稳定性条件,分析了不同转速工况下和电机参数匹配条件下各电气量随发电机励磁电流的变化规律。数字仿真结果验证了所建立的静态数学模型及理论分析结果的准确性。     

小型纯电动船舶永磁同步电机控制系统的优化设计

随着高能蓄电池和快速充电技术不断发展,现代电动船舶完全可以用在短途的岛际交通运输中,可以实现与电动汽车同样的性能。纯电动船舶的电力推进系统采用蓄电池取代柴油机提供动力,可以避免柴油机产生的废气和噪声对海洋环境造成的污染,极大提高推进系统效率。而影响电力推进系统效率的关键之一就是电机控制器的性能,由于永磁同步电机与其他推进电机相比,具有优越的整体性能,因此本文以永磁同步电机作为纯电动船舶的推进电机,对永磁同步电机控制系统的优化设计展开研究。     

阻尼绕组对永磁同步电机运行性能影响的研究

舰用永磁同步电机转子上加装阻尼绕组能使电机具备自启动能力,提高电机在负载变化和受到扰动时的稳定性,提升系统的适应性和生命力。带阻尼绕组的永磁同步电机模型更为复杂,传统的矢量控制方法在电机调速时无法对其电流实现解耦控制。本文结合矢量控制方法,分析了阻尼绕组对永磁同步电机在调速过程中的影响,搭建了id=0矢量控制下带阻尼绕组永磁同步电机和普通永磁同步电机调速系统的Simulink仿真模型,进行对比研究,结果表明阻尼绕组能加速永磁同步电机调速,减小调速过程中转速和转矩的震荡。     

磁性槽楔对永磁同步电机电磁振动影响分析

首先分析永磁同步电机定子开槽情况下的空载气隙电磁激振力波表达式.结合有限元方法分析采用磁性槽楔和常规非磁性槽楔对气隙磁场和电磁激振力波的影响.使用电磁-振动耦合仿真,分析磁性槽楔对电磁振动的影响.结果表明,磁性槽楔可以降低气隙磁场畸变,显著降低齿频附近的激振力波分量幅值,从而有效地降低电机的电磁振动.     

多相永磁同步电机在舰船推进系统中的容错控制研究

多相永磁同步电机因其供电相数不受限制、容错性良好和变频调速等特性,近几年引起了各行各业的广泛关注。随着控制算法和电子技术的发展,多相永磁同步电机在舰船推进系统中逐渐应用起来。本文主要针对舰船推进系统的多相同步电机容错控制问题,建立多相永磁同步电机和舰船推进系统的矢量数学模型,并对电机的容错控制进行理论分析和仿真实验。     

基于SVPWM算法的船用永磁同步电机建模及仿真

永磁同步电机结构简单、可靠性强,已经得到了广泛应用,但是其控制系统与电机参数、外部扰动有关,为了提高其控制性能,扩大调速范围,需要设计有效的控制策略。本文以船用永磁同步电机为研究对象,建立其数学模型,并研究分析了其矢量控制原理和SVPWM技术。在此基础上,设计了电机调速系统的双闭环调节器,最后利用MATLAB/Simulink仿真平台,对SVPWM算法和永磁同步电机进行仿真验证,仿真结果符合实际情况。     

甲板机械永磁电机低频转矩脉动抑制技术研究

随着永磁同步电机技术的成熟,将永磁电机应用于甲板机械是必然的趋势。为了降低永磁电机在低速运行时的转矩脉动,使电机运行平稳,保证系统精度和环境友好度,抑制电机转矩脉动是驱动系统关键技术之一。本文从电机本体设计优化及控制策略两方面入手,对甲板机械永磁电机低频转矩脉动抑制技术进行了深入的理论研究及仿真验证,成功降低了电机转矩脉动并提供了技术支撑。最后进行了总结,表明本文具有一定的工程实践指导作用。     

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。     

分数槽集中绕组永磁电机振动特性研究

基于一台六相表贴式分数槽集中绕组永磁电机,该电机的每相绕组线圈被连续集中绕制在定子齿上,分析了空载和负载条件下电磁振动产生的主要因素,构建了电磁振动计算方法,计算结果可用于预估永磁电机的振动水平。分析结果表明,低次径向电磁力分量是引起电磁振动的主要原因,分数槽集中绕组永磁电机更易引起低频共振。     

永磁同步电机精确性线性化控制技术的研究

永磁同步电机常规控制方法不能满足高稳定性和精确性控制要求。本文将精确线性化控制技术引入永磁同步电机控制研究中,利用微分几何原理推导出三相永磁同步电机系统满足线性化的条件,从而得到对应的状态反馈精确线性化模型和输入输出表达式。结合此模型,利用状态反馈,实现对电机转速的控制。MATLAB仿真验证了永磁同步电机精确线性化控制技术理论分析,并证明了其能够实现永磁同步电机系统的输入与输出线性化解耦控制。     

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.     

一种小型船舶电力推进系统的仿真研究

针对以往学者对船舶电力推进系统的研究侧重于推进电机的性能优化和恒转矩负载下静态性能研究的现状,该文结合实验室现有的设备和数据,在永磁同步电机矢量控制技术发展的基础上,利用Matlab中的Simulink模块库搭建一套完整的永磁同步电机、螺旋桨和船体仿真模型,研究转速给定输入下电力推进系统从起动到稳定的工作过程。仿真结果证实了该系统具有良好的动静态性能和抗扰性能,符合实际船舶电力推进系统的工况,为后续的研究工作奠定了基础,具有实用价值。     

改进滑模观测器在船舶电力推进PMSM无位置控制中的应用

针对船舶电力推进永磁电机中无传感器技术存在的问题,在分析电力推进船舶常用的三相永磁同步电机的数学模型的基础上,提出一种改进的变结构滑模观测器的无传感器矢量控制算法。根据观测电流与实际电流的差值重构电机的反电动势,利用开关函数和卡尔曼滤波器滤除高频干扰,从而准确估算出电机的转子位置和转速。利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,验证该速度估计算法的正确性。     

科考船永磁同步电机振动测试及分析

针对科考船推进系统永磁同步电机振动过大问题,进行振动测试,得到主要转速下的振动响应.数据分析表明,电机振动能量主要分布在低频及其倍频、逆变器开关频率处.对振动过大原因进行分析,低频段振动大是径向电磁力6倍基波频率和齿槽转矩共同作用导致,5 000 Hz处振动大由变频器开关频率引起.模态分析结果表明,电机振动大不是由结构...     

特种车载500kW永磁同步电机的优化设计

特种车载永磁同步电机温升过高会导致其绝缘寿命和工作性能显著下降。本文以特种车载500kW永磁同步电机优化过程为例,通过调整电机磁钢参数来改善电机磁路分布,减低电流波形畸变率,从而有效降低电机温升。本文应用Maxwell2D软件计算电机电磁场,检验了电机空载工况的电磁性能。采用典型电机热路模型法对电机建模,应用Motor-CAD软件对温度场进行对比分析。计算结果和实验结果表明优化方案温升降低约42.17%,验证了该方法的有效性。     

永磁推进电机振动分析

采用永磁推进电机是舰艇综合电力推进系统发展趋势,推进电机的振动直接影响舰艇的振动噪声指标,从而影响舰艇的隐身性。本文通过对50kW永磁推进电机的仿真和样机试验,提出降低推进电机振动的思路,对永磁推进电机的设计具有借鉴意义。