电流型变频调速系统抑制转矩脉动的研究

本文提出了一种电流型变频调速系统抑制转矩脉动的方法。利用转矩测试装置不仅能够观察脉动的大小;而且还可通过调制直流回路电流达到抑制转矩的脉动,实验获得了满意的结果。     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究

针对由电流谐波导致转矩脉动而影响电机性能的问题，课题组建立了谐波转矩模型，同时基于三相瞬时无功功率理论结合PI控制搭建了谐波抑制模块，并以谐波电流环的方式并入控制系统实现抑制电流谐波和降低转矩脉动的目的。仿真结果表明：将谐波抑制模块加入到永磁同步电机矢量控制系统后，永磁同步电机定子端相电流波形的正弦度提高，各次谐波失真率均有所降低，转矩脉动受到抑制。该研究为永磁同步电机的转矩脉动抑制提供了一种有效方法。     

计算与抑制变频调速异步电动机稳态谐波电流与转矩的方法

通过分析异步电动机变频稳态运行时的谐波磁场,得到了电机谐波电流与脉动转矩的计算方法。研究表明,PWM波中3的整数倍谐波电压将不在电机中产生谐波电流、谐波转矩,而3K－1次谐波除了与3K－2次谐波电压一样产生相应的谐波电流、脉动转矩外,还产生制动性质的附加转矩及损耗,实验表明计算结果是可靠的。文中还提出了抑制谐波电流和脉动转矩的方法,如在SPWM生成中,采用较大的3的整数倍调制比。     

一种优化定子齿抑制PMSM转矩脉动方法

针对永磁同步伺服电机转矩脉动直接影响轻工设备伺服系统的控制精度的问题，课题组提出了一种优化电机定子齿冠的方法来抑制电机转矩脉动。基于不等气隙长度的思想，该方法的宗旨是保持定子齿冠中间部分对应的气隙长度不变，而齿冠对称轴两边的气隙变长，通过合理选择电机定子齿冠的形状能够抑制电机转矩脉动。使用有限元软件搭建12槽8极永磁同步伺服电机样机进行仿真计算，通过对定子齿进行优化，电机电磁转矩脉动和齿槽转矩得到了抑制。研究表明采用课题组提出的方法能够优化电机转矩脉动，对设计高性能电机具有参考意义。     

直接转矩控制转矩脉动最小化方法研究

针对基于直接转矩控制中的感应电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动问题,提出了一种新的控制方法。该方法在对传统直接转矩控制的开关控制表进行改进的基础上,建立了新型双层滞环控制的开关控制表,使感应电动机的转矩脉动达到最小。实验结果表明该方法能有效地解决转矩脉动问题。     

分数槽集中绕组永磁辅助同步磁阻电机的设计

为了改善同步磁阻电机存在的转矩密度低、效率低等问题，课题组设计了一种10极12槽的永磁辅助同步磁阻电机。定子采用隔齿绕分数槽集中绕组，减小了相间耦合，增大了绕组自感，从而提高了电机的容错能力；此外，通过永磁辅助，增大电机的交直轴电感差，提高了电机的转矩密度；针对样机转矩脉动较大的问题，采用转子不对称磁障结构与定子斜槽的改进方法进行优化。仿真结果表明优化后电机的转矩脉动从32.0%减小到15.0%，表明课题组设计方案和优化方法具有可行性。     

一种低信噪比信号的调制盲识别方法

提出了一种利用包络高阶特征J进行调制方式识别的方法。该方法具有计算简单、无需知道信号的先验信息,同时具有较好的噪声抑制等特点,能在低信噪比情况下快速、有效地进行盲调制识别,易于实时应用和工程的实现。其仿真结果表明:该方法在0dB信噪比条件下能够识别信号的调制方式,性能优于传统的包络调制识别方法。     

滞环容差自适应算法的直接转矩控制研究

传统感应电机直接转矩控制(DTC)系统的滞环控制器为Bang-Bang控制,其滞环容差保持不变,因此低速下被调节的磁链和转矩具有较大脉动。为改善转矩和磁链响应,在传统滞环比较器基础上,提出了一种滞环容差自适应调节控制方法,通过对转矩或磁链误差的当前采样值和历史采样值以及滞环比较历史输出值的综合比较,得到当前滞环输出控制信号,并充分利用零电压矢量和反向电压矢量,达到满意控制效果。仿真结果表明该算法不仅能有效降低定子磁链和转矩脉动,也能够有效降低开关频率,提高了逆变器效率。     

圆盘与圆筒复合温控式磁流变传动性能研究

介绍了温控形状记忆合金开关控制的圆盘与圆筒复合式磁流变传动装置的工作原理;基于形状记忆合金的电热驱动特性,建立了温控形状记忆合金开关输出行程与外加电流的关系式;基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性;考虑到磁流变液在离心力下挤压强化效应的影响,建立了圆盘与圆筒复合温控式磁流变传动装置的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响。研究结果表明:温控形状记忆合金开关的输出电流随温度的增加而增大;传递转矩随外加磁场增大而增加;在磁饱和时,考虑离心挤压效应情况下的磁流变传动装置的传递转矩性能提升了11.702%。     

脉冲微束等离子弧焊参数对丝网焊点组织与性能的影响

为了获得具有良好性能的不锈钢丝网焊点,课题组采用脉冲微束等离子弧焊(P MPAW)的方法,对丝径为0.35 mm,孔隙为1.25 mm的方孔状丝网进行脉冲电流对接焊。利用超景深显微镜、显微硬度计和微拉伸机研究不同脉冲频率、占空比和基值电流对丝网焊点显微组织和力学性能的影响,以获得最佳的工艺参数组合。结果表明：在脉冲频率为100 Hz、占空比为50%、基值电流为1.2 A时,焊点处形成的晶粒最为细致且具有802 MPa的最高抗拉强度;当基值电流和占空比不变时,焊点晶粒随脉冲频率的增大而逐渐细化;当频率超过100 Hz时,焊点由细小等轴晶向粗大骨骼状晶转变。当脉冲频率和基值电流不变时,焊点晶粒随占空比的增大先细化后粗大,焊点力学性能先升高后下降;当脉冲频率和占空比不变时,焊点晶粒随基值电流的增大逐渐粗化,力学性能逐渐下降。     

一种永磁同步电机I/f控制的改进方法

为了提高无位置传感器永磁同步电机（PMSM）锯板电机的控制精度和动态响应灵敏度,课题组在I/f控制的基础上提出一种改进方案以提高负载冲击时的运行稳定性。该方案通过检测功率因数角感知负载的变化,补偿给定电流幅值跟随负载转矩,通过实时补偿给定参考位置解决瞬时负载冲击时转子角度变化过快的问题,持续大负载造成电流较大时通过减速释放动能来平衡负载直至堵转,解决了I/f控制方法下的失步问题。实验结果表明：电机样机能够承受瞬时转矩冲击,且在持续大负载转矩下保持电磁转矩输出;在负载降低后,系统可以自动恢复转速运行,全程无失步。     

PWM波形的计算机仿真

对特定的载波和参考波进行的PWM波形调制和仿真,分析了在不同的输入载波比和调制比的情况下,PWM波形的谐波含量,从而可以选出比较理想的PWM波形.     

基于转矩-转速模式切换的电机控制研究

转矩-转速模式在线切换过程中的过大电流变化率易对电机及控制器造成损害,为降低切换过程的电流冲击,提高转速同步的快速性和稳定性,以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)为控制对象,提出了一种在电机模式切换过程中加入过渡过程使切换点后移的转速调节方法。过渡过程中仍采用转矩模式控制,基于对负载转矩的观测设计过渡过程的目标转矩,使电机模式切换点前后系统的转矩和转速保持一致,从而将系统状态平稳过渡到目标状态。仿真及试验结果表明:该方法可减少电机模式切换过程中的电流冲击,提高转速响应的快速性和稳定性。     

并网逆变器三矢量模型预测电流控制

三相并网逆变器的双矢量模型预测电流控制克服了传统单矢量模型预测控制电流脉动大、电压矢量方向固定、寻优次数少、稳态性能差等缺点,具有较好的控制效果。但该方法只能控制交轴电流,直轴上的电流脉动依旧很大。在双矢量控制算法的基础上提出了一种三矢量模型预测电流控制,即把一个控制周期分给2个非零电压矢量和一个零电压矢量来控制并网逆变器。三矢量模型预测控制采用了交直轴无差拍方式来计算各个电压矢量的作用时间,对交直轴上的电流分量同时实现了预测控制,从而有效减小了电流脉动,使系统的动态和稳态性能更为出色。最后,对传统的单矢量、双矢量和提出的三矢量模型预测控制进行实验和仿真。结果表明:三矢量模型预测控制更为高效,电流脉动更小,谐波含量更少,鲁棒性更强,具有很好的应用前景。可为多矢量模型预测控制在并网逆变器上的应用提供参考。     

开关磁阻式轮毂电机驱动电动汽车悬架系统振动抑制

针对开关磁阻式轮毂电机驱动电动车非簧载质量大幅增加,以及开关磁阻电机转矩波动产生垂向振动,与路面激励一起影响车辆的平顺性及车轮抓地性能等问题,提出频率滤波加权控制算法以改善车辆平顺性及车轮动载荷。建立了同时考虑电机转矩波动及路面不平度双重激励的动力学模型,分别以Sky-hook和Ground-hook为平顺性及车轮动载荷控制理想参照,设计频率滤波加权函数,使系统在激振频率接近车身固有频率的频带内以改善平顺性为主,而激振频率在接近车轮固有频率的频带内以提高车辆附着安全性为主。仅电机转矩波动、电机转矩波动与路面不平度双重激励等工况下的仿真结果表明:所提出的频率滤波加权控制算法具有良好的路面适应性,能有效降低车身加速度及车轮动载荷,改善车辆的行驶平顺性及附着安全性。     

配流盘结构参数对柱塞泵流量脉动影响及优化

柱塞泵的流量脉动是噪声流体传播的原因。为设计良好的配流盘以减少流量脉动和斜盘上的倾覆力，笔者建立了柱塞泵工作过程的数学模型。以流量脉动为目标，压力脉动作为结果进行分析；采用Amesim液压仿真软件分析柱塞腔内的增压、减压速率与流量波动的关系；在此基础上分析减压槽和配流盘上分度角等结构设计参数的影响，通过遗传算法优化得到一组参数帕累托解集，以此设计配流盘。排油流量和吸油流量变化仿真结果表明：采用该优化方法设计的配流盘，能有效降低柱塞泵流量脉动。该研究为正向设计配流盘结构、降低流量脉动提供了一种有效方法。     

基于矢量控制的电动汽车用永磁同步电机系统研究

针对传统PWM调制技术运用到电动汽车时，存在的谐波含量较大，转矩脉动较高等缺点，设计了基于矢量控制的电动汽车 用永磁同步电机系统。基于矢量控制的原理，在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁同步电机矢量控制系统模型，采用id=0控制策略，仿真研究了系统 动态响应。以TI公司的数字信号处理器(DSP) TMS320F28335作为控制芯片，搭建了永磁同步电机控制系统实验平台，实验研究了电机系统在基速以下运行的状态 和效率。仿真和实验结果具有很好的一致性，该研究可为电动汽车用永磁同步电机系统的设计和分析提供参考。     

基于参数修正的永磁同步直线电机改进电流预测控制系统

针对永磁同步直线电机（PMLSM）因外部干扰和内部参数变化引起的转速波动，导致电流预测控制系统的控制性能降低问题，课题组提出了一种基于参数调整的改进电流预测控制系统。首先通过2步电流预测控制以及校正因子对预测电流进行优化，改善电流预测控制系统，减少响应时间，保证系统的稳定性；再通过参数调整器来修正预测控制器中电机的参数，减小永磁同步直线电机的速度稳态波动，消除由系统扰动引起的稳态电流和暂态误差。仿真结果表明：在永磁同步直线电机参数不匹配的情况下，所提出的控制方案是有效的。     

三相电流源型变流器输出电流纹波抑制策略

为解决目前三相电流源型变流器网侧电流谐波失真,直流侧电感电流纹波较大的问题。在传统6扇区空间矢量调制基础上,提出一种新型12扇区空间矢量调制策略,将该策略与6扇区调制策略进行深入对比分析后,合理地协调电流矢量作用顺序,减少开关管换流次数,从而降低开关管损耗。在不改变滤波器参数的前提下,有效减小直流侧电感电流纹波,使网侧电流畸变也得到一定改善。最后,搭建一台20 k W三相电流源型变流器实验样机,验证了提出的新型调制策略的有效性。     

基于改进型滑模观测器的变频洗衣机用PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机( PMSM)位置传感器成本高、维护难等问题,设计了一套用于变频洗衣机的PMSM无位置传 感器控制方案。采用改进型滑模观测器(SMO)实现电机转子位置与转速的估算,通过三电阻采样方式来检测三相电流, 有效地降低了系统成本。系统采用矢量控制模式,针对洗衣机负载波动大、运行速度高的特点,在电流内环设计中增加 了电压前馈补偿解耦控制环节,与传统PI调节器相比,该方案能够改善电流跟踪效果,提高控制性能。最后,在洗衣机 样机平台上进行了实验验证,实验结果证明该控制方案运行可靠,控制效果良好,能够满足洗衣机的工作要求。