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基于矢量控制的电励磁双凸极电机失磁容错运行转矩脉动抑制策略
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作者 熊磊 葛红娟 +3 位作者 周波 蒋思远 魏佳丹 周兴伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期6644-6655,I0029,共13页
电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic machine,DSEM)在航空和电动汽车等领域具有广阔的应用前景,这些领域对可靠性有更高的要求。DSEM通过励磁绕组实现他励,其励磁故障是影响DSEM电动运行可靠性的重要方面。针对DSEM驱动... 电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic machine,DSEM)在航空和电动汽车等领域具有广阔的应用前景,这些领域对可靠性有更高的要求。DSEM通过励磁绕组实现他励,其励磁故障是影响DSEM电动运行可靠性的重要方面。针对DSEM驱动系统的励磁故障,该文提出一种基于矢量控制的DSEM失磁容错运行转矩脉动抑制策略。首先,根据瞬时功率不变原则建立DSEM失磁后极坐标系下的转矩数学模型,该模型建立磁阻转矩与电流矢量的幅值和相角之间的关系。随后,基于该模型,以铜耗最小化为目标确立电流矢量的相角,通过控制电流矢量的幅值抑制转矩脉动,将所得的电流矢量变换后得到三相参考电流,进行闭环控制。最后,针对1台18/12极DSEM,通过实验验证所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 矢量控制 转矩脉动抑制 铜耗最小化
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新型定转子齿混合励磁双凸极电机转矩特性研究
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作者 卜斌彬 刘东昌 解赛鹏 《中国新技术新产品》 2024年第12期21-24,共4页
为增大混合励磁双凸极电机的电磁转矩并减少转矩脉动,本文分析混合励磁双凸极电机电磁转矩产生机理。为有效利用磁阻转矩,对电机的定、转子齿分别进行开槽设计,使电机自感曲线分布发生变化,有效削弱负向磁阻转矩,减少磁阻转矩,增大平均... 为增大混合励磁双凸极电机的电磁转矩并减少转矩脉动,本文分析混合励磁双凸极电机电磁转矩产生机理。为有效利用磁阻转矩,对电机的定、转子齿分别进行开槽设计,使电机自感曲线分布发生变化,有效削弱负向磁阻转矩,减少磁阻转矩,增大平均转矩。对通场路耦合进行仿真验证,结果表明定转子开槽可在不增加转矩脉动的情况下提升转矩输出能力。 展开更多
关键词 凸极电机 混合励磁 转矩脉动 定转子开槽
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考虑电感变化的双三相槽口永磁型混合励磁双凸极电机铜耗监督控制
3
作者 骆庆伟 赵耀 《上海电力大学学报》 CAS 2024年第3期265-273,共9页
提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压... 提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 双三相 槽口永磁型混合励磁双凸极电机 电感特性 最小铜耗 电流优化
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电磁式双凸极电机电磁特性的理论分析 被引量:54
4
作者 周波 相蓉 +1 位作者 王川云 孟小利 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期355-359,共5页
对电磁式双凸极电机 (DSEM)的电磁特性进行理论分析。首先给出了定转子齿重叠角与转子位置角的关系式 ,从理论上验证了DSEM所有极下定转子齿重叠角之和为常数。然后推导出电感和转矩的表达式 ,重点分析了DSEM的电感和转矩特性 ,最后给... 对电磁式双凸极电机 (DSEM)的电磁特性进行理论分析。首先给出了定转子齿重叠角与转子位置角的关系式 ,从理论上验证了DSEM所有极下定转子齿重叠角之和为常数。然后推导出电感和转矩的表达式 ,重点分析了DSEM的电感和转矩特性 ,最后给出了仿真实例。理论分析与仿真结果均表明 :DSEM的电磁特性在许多方面不同于DSPM。 展开更多
关键词 凸极电机 电磁特性 开关磁阻电机 电感 转矩
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五相容错电励磁双凸极电机容错特性分析 被引量:16
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作者 赵耀 王慧贞 +1 位作者 肖岚 陈伟鹏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第24期135-142,20,共8页
针对在高可靠性应用场合而提出一种五相容错电励磁双凸极发电机(fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,FTDSEG)结构。在对比分析了五相非容错电励磁双凸极发电机(non-fault-tolerant doubly salient electro-magnet ... 针对在高可靠性应用场合而提出一种五相容错电励磁双凸极发电机(fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,FTDSEG)结构。在对比分析了五相非容错电励磁双凸极发电机(non-fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,NFTDSEG)与五相FTDSEG的结构特点基础之上,推导出了从五相NFTDSEG到五相FTDSEG的定转子极数比的变化,并由此得出五相FTDSEG输出正负电动势各占144电角度。利用有限元分析软件,对五相NFTDSEG和五相FTDSEG的磁链和电势进行了对比仿真分析,特别对五相FTDSEG故障运行状态进行了分析。研究了不同励磁电流下4种故障运行时的输出电压以及电机的外特性和功率特性,得出了故障运行对输出电势以及输出功率的影响规律。分析了在饱和时单相短路故障的输出电压比开路故障时大的原因。最后对样机进行实验,证实了该电机具有良好的容错性能。 展开更多
关键词 容错 五相 电励磁双凸极电机 开路故障 短路故障 励磁电流
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双凸极电机转矩脉动的仿真研究 被引量:29
6
作者 相蓉 周波 孟小利 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期366-371,共6页
双凸极电机的凸极结构及其供电电源的开关形式 ,导致了在输出转矩中存在稳态转矩脉动和换向转矩脉动。由于换向转矩脉动对电机性能影响较大 ,本文主要对影响电机稳态性能的换向转矩脉动及其产生原因进行了详细的分析研究 ,在此基础上提... 双凸极电机的凸极结构及其供电电源的开关形式 ,导致了在输出转矩中存在稳态转矩脉动和换向转矩脉动。由于换向转矩脉动对电机性能影响较大 ,本文主要对影响电机稳态性能的换向转矩脉动及其产生原因进行了详细的分析研究 ,在此基础上提出了双凸极电机进行电流控制、改变控制参数、采用双拍工作方式以及改变励磁电流波形等几种方法来改善双凸极电机的输出转矩特性、减小输出转矩脉动。数字仿真结果验证了这些方法对于减小转矩脉动的可行性。 展开更多
关键词 转矩脉动 仿真 凸极电机 交流调速电机
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电励磁双凸极电机角度提前控制的分析研究 被引量:13
7
作者 孟小利 庞相涛 +1 位作者 王慧贞 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期623-627,共5页
双凸极电机采用标准角度位置控制时 ,在高速运行换相时 ,电流的上升率较小 ,制约了电机的输出转矩和功率。转子角度位置提前控制对双凸极电机特别是高速运行时的输出转矩和输出功率有很大的影响 ,本文详细分析了电励磁双凸极电机角度位... 双凸极电机采用标准角度位置控制时 ,在高速运行换相时 ,电流的上升率较小 ,制约了电机的输出转矩和功率。转子角度位置提前控制对双凸极电机特别是高速运行时的输出转矩和输出功率有很大的影响 ,本文详细分析了电励磁双凸极电机角度位置提前控制的关系对电机性能的影响 ,并给出了提前角度与与输出转矩和输出功率之间的关系 ,实验结果表明适当的角度提前控制可以有效地提高电机高速运行时的输出转矩和输出功率。 展开更多
关键词 电励磁 凸极电机 桥式变换器 角度提前控制
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电励磁双凸极电机的提前角度控制 被引量:35
8
作者 戴卫力 王慧贞 严仰光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第27期88-93,共6页
分析了提前角度控制能提高双凸极电机出力的内在机理,并得出了提前角度控制,标准角度控制与输出功率之间的内在关系,提出了软件换相控制加硬件角度细分的提前角度控制实现方法,确定了转速与最佳提前角度值的关系表。运用上述方法对18kW... 分析了提前角度控制能提高双凸极电机出力的内在机理,并得出了提前角度控制,标准角度控制与输出功率之间的内在关系,提出了软件换相控制加硬件角度细分的提前角度控制实现方法,确定了转速与最佳提前角度值的关系表。运用上述方法对18kW起动/发电机进行试验,结果表明:理论与试验结果一致,基于转速变化的提前角度控制可以实现双凸极电机的最佳运行。 展开更多
关键词 凸极电机 标准角度控制 提前角度控制
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基于DSP的新型双凸极电机的控制原理与实现 被引量:22
9
作者 曹啡 相蓉 周波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期345-350,共6页
双凸极电机是一种新型交流无刷电机 ,它具有结构简单、高可靠性和高速运行能力的优点。本文介绍了基于 DSP的双凸极电机调速系统。文中首先介绍了双凸极电机系统的控制原理 ,为了提高电机的平均输出转矩 ,利用 Pspice软件仿真双凸极电... 双凸极电机是一种新型交流无刷电机 ,它具有结构简单、高可靠性和高速运行能力的优点。本文介绍了基于 DSP的双凸极电机调速系统。文中首先介绍了双凸极电机系统的控制原理 ,为了提高电机的平均输出转矩 ,利用 Pspice软件仿真双凸极电机平均输出转矩与换相角之间的关系曲线 ,然后分别从硬件构成和软件设计两个方面介绍了双凸极电机数字控制系统的实现方法。最后以实验室一台 6/ 4结构双凸极电机为例 ,设计构成了一套数字控制双凸极电机调速系统 ,并进行了系统试验。实验结果表明 。 展开更多
关键词 凸极电机 DSP 交流无刷电机 控制原理 数字信号处理
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电励磁双凸极电机两种电动控制策略的分析和比较 被引量:17
10
作者 胡勤丰 孟小利 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期215-219,共5页
讨论了 QFW-1 8电励磁双凸极起动 /发电系统在电动运行时的两种控制策略 ,对其进行了理论上的分析 ,并在 QFW-1 8k W样机上进行了实验研究。结果表明 ,双凸极起动 /发电系统在电动运行时通过对两种控制策略的结合 ,能较好地解决航空发... 讨论了 QFW-1 8电励磁双凸极起动 /发电系统在电动运行时的两种控制策略 ,对其进行了理论上的分析 ,并在 QFW-1 8k W样机上进行了实验研究。结果表明 ,双凸极起动 /发电系统在电动运行时通过对两种控制策略的结合 ,能较好地解决航空发动机在起动过程中双凸极电机与发动机的转速及转矩的匹配问题。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 电动控制 航空发动机 起动过程 转速 转矩
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基于半桥变换器的电励磁双凸极电机角度优化控制策略 被引量:10
11
作者 李国生 周波 +2 位作者 魏佳丹 韩楚 陈长春 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第27期102-108,共7页
电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)采用传统的控制方法在换相时容易产生负转矩,带来较大的转矩脉动。对DSEM转矩脉动产生机理进行了分析,对基于半桥变换器的DSEM主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研... 电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)采用传统的控制方法在换相时容易产生负转矩,带来较大的转矩脉动。对DSEM转矩脉动产生机理进行了分析,对基于半桥变换器的DSEM主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研究,在此基础上提出了基于半桥变换器的角度优化控制策略,进行了仿真和实验验证。结果表明,该方法可以有效减小转矩脉动,使电机转速平稳,有利于提高该电机的起动性能。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 半桥变换器 转矩脉动 控制策略
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基于等效电感方法的电磁式双凸极电机系统简化控制模型 被引量:51
12
作者 周波 任立立 韦海荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第14期109-114,共6页
针对电磁式双凸极电机(DSEM)的特点,提出了等效电流的概念,在此基础上提出一种基于等效电感的建模新方法。该方法用恒定的等效电感替代随角度变化的实际电感,替代前后双凸极电机的平均转矩保持不变,但其模型与直流电机模型完全一样,因此... 针对电磁式双凸极电机(DSEM)的特点,提出了等效电流的概念,在此基础上提出一种基于等效电感的建模新方法。该方法用恒定的等效电感替代随角度变化的实际电感,替代前后双凸极电机的平均转矩保持不变,但其模型与直流电机模型完全一样,因此,可以象直流电机那样方便地进行仿真与控制系统的工程设计。为了验证等效电感建模法的有效性,文中在不同激励与工作状态下,将基于等效电感模型的电机输出特性与基于分段线性电感模型的电机输出特性进行了仿真比较,两种模型输出特性非常接近,表明等效电感模型具有比较高的精度;最后进行了系统实验,所得实验波形与仿真波形基本一致。等效电感建模法还可以推广应用到开关磁阻电机等场合。 展开更多
关键词 凸极电机 建模 仿真 等效电感
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永磁式双凸极电机新型调速系统 被引量:10
13
作者 马长山 周波 张乐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期71-76,共6页
在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上,详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式,提出了转矩内环的新型调速控制方式,设计了转矩观测器,构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方... 在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上,详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式,提出了转矩内环的新型调速控制方式,设计了转矩观测器,构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方式可减少因自感和磁链非线性畸变产生的换相转矩脉动和稳态转矩脉动,并将其与电流控制方式进行了比较,验证了新型调速系统的正确性。和传统电流控制方式相比,新型转矩内环控制方式在低速时转矩脉动较小,转速比较平稳。 展开更多
关键词 凸极电机 有限元 转矩控制 转矩脉动 永磁 电机 数字信号处理器
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双凸极电机主功率变换器故障在线诊断 被引量:14
14
作者 尹航 周波 魏佳丹 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期88-94,99,共8页
主功率变换器是电机系统中最薄弱、故障率最高的环节。故障后电机运行在非平衡状态,降低了系统可靠性,而且可能导致电机以及整个系统损坏。因此对主功率变换器进行在线故障检测和诊断是提高整个系统可靠性的关键。本文通过对基于全桥变... 主功率变换器是电机系统中最薄弱、故障率最高的环节。故障后电机运行在非平衡状态,降低了系统可靠性,而且可能导致电机以及整个系统损坏。因此对主功率变换器进行在线故障检测和诊断是提高整个系统可靠性的关键。本文通过对基于全桥变换器的电励磁双凸极电机主功率电路功率管故障的研究,在不影响电机控制方式的情况下,改变三相电流传感器位置,同时结合功率管驱动信号和二极管续流信号,实现在线故障诊断。最后通过模拟故障状态,验证了该方法的正确性、快速性和实用性。 展开更多
关键词 凸极电机 全桥变换器 故障检测 诊断
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一种新的永磁双凸极电机非线性磁链电感建模方法 被引量:9
15
作者 张乐 周波 马长山 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期40-45,共6页
永磁双凸极电机(DSPM)是一种新型的交流无刷电机,其结构简单、可靠性高、功率密度高、高速性能好,因此在电动汽车和航空工业等领域有着广阔的应用前景。但DSPM磁链和电感均为非线性函数而无法采用常规的方法建立其精确的数学模型。文中... 永磁双凸极电机(DSPM)是一种新型的交流无刷电机,其结构简单、可靠性高、功率密度高、高速性能好,因此在电动汽车和航空工业等领域有着广阔的应用前景。但DSPM磁链和电感均为非线性函数而无法采用常规的方法建立其精确的数学模型。文中采用二维电磁场有限元法对1台6/4极永磁双凸极电机进行了精确分析计算,得到了电机的静态特性;利用正态概率密度函数(NPDF)的特点建立了DSPM电机磁链和电感的非线性模型,获得了很高的模型精度。将仿真分析结果与实验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及方法的可行性。NPDF建模法为DSPM系统的设计、分析建立了基础。 展开更多
关键词 非线性模型 有限元 正态概率密度函数 静态特性 凸极电机 永磁电机
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电磁式双凸极电机的非线性电感建模 被引量:7
16
作者 任立立 周波 相蓉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期634-638,共5页
电磁式双凸极电机是一种新型交流调速电机。目前对其研究主要是在基于分段线性电感函数建立的模型基础上进行的。为了能更加准确地反映电机电磁特性 ,本文提出了另一种建模方法 :非线性电感建模。该方法首先通过数值方法得到不同相电流... 电磁式双凸极电机是一种新型交流调速电机。目前对其研究主要是在基于分段线性电感函数建立的模型基础上进行的。为了能更加准确地反映电机电磁特性 ,本文提出了另一种建模方法 :非线性电感建模。该方法首先通过数值方法得到不同相电流及励磁电流下的非线性电感函数和曲线 ,在此基础上构建电机模型。并就这种非线性建模方法和分段线性电感建模方法对系统性能的影响进行了比较 ,最后进行了仿真验证。理论和仿真结果表明 :非线性电感模型和分段线性电感模型反映的电流特性基本一致 ,电流闭环控制时两种模型反映的平均转矩相同。但转矩脉动特性有所不同 ,非线性电感模型较分段线性电感模型准确。 展开更多
关键词 电磁式双凸极电机 非线性电感 建模 转矩 交流调速电机
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双定子电励磁双凸极电机的起动控制 被引量:7
17
作者 官文锋 陈志辉 +1 位作者 陈明 严仰光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第24期88-94,共7页
研究双定子电励磁双凸极电机的起动控制,改进电机结构,降低了起动时的转矩脉动。在理论分析的基础上利用基于转速变化的阶段性角度控制方法:低速采用标准角度控制;中高速采用角度随转速变化的提前角度控制,可提高电机在该速段的输出转... 研究双定子电励磁双凸极电机的起动控制,改进电机结构,降低了起动时的转矩脉动。在理论分析的基础上利用基于转速变化的阶段性角度控制方法:低速采用标准角度控制;中高速采用角度随转速变化的提前角度控制,可提高电机在该速段的输出转矩。完成了18kW电励磁双凸极起动/发电系统的样机制作,对系统进行了相关的前期实验及配套航空发动机对发动机进行冷热开车实验。实验表明:该系统的起动控制策略正确有效,起动转矩平滑,所需电源容量小,效率高,具有良好的起动性能。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 起动/发电系统 标准角度控制 提前角度控制
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永磁式双凸极电机角度提前控制方式 被引量:20
18
作者 胡勤丰 严仰光 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期13-18,共6页
以12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,针对现有文献中提出的控制方式——电动运行方式,提出了角度提前控制方式。并在有限元法对电机内电磁场计算分析的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了不同角度提前量对永磁式双凸极... 以12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,针对现有文献中提出的控制方式——电动运行方式,提出了角度提前控制方式。并在有限元法对电机内电磁场计算分析的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了不同角度提前量对永磁式双凸极电机相绕组电流及系统输出特性的影响。结果显示,合理地选择角度提前量,能提高电机换相后绕组电流上升率和平均值,提高电机在中等转矩下的转速和输出功率。并在一台原理样机上进行了试验验证,试验结果和分析结果间有很好的一致性。 展开更多
关键词 永磁式 凸极电机 有限元法 角度提前控制 输出特性
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基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法 被引量:8
19
作者 陈旭 张卓然 +2 位作者 于立 孙窈 徐秋钰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期3836-3848,3861,共14页
电励磁双凸极电机的非正弦反电动势特性会导致相电流存在较大的2次和4次谐波,从而降低电机的转矩输出能力。同时,电励磁双凸极电机的电流谐波频率较高,导致传统准比例谐振控制器经过双线性变换后会存在较大的谐振频率偏差,使得电流谐波... 电励磁双凸极电机的非正弦反电动势特性会导致相电流存在较大的2次和4次谐波,从而降低电机的转矩输出能力。同时,电励磁双凸极电机的电流谐波频率较高,导致传统准比例谐振控制器经过双线性变换后会存在较大的谐振频率偏差,使得电流谐波抑制效果有限。针对此问题,该文首先推导了具有零谐振频率偏差的离散变换表达式,并对表达式进行简化处理,提出了一种基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法。此外,结合电机的反电动势特性,分析了相电流谐波的产生原因,推导了考虑电流谐波和反电动势谐波的电励磁双凸极电机转矩模型,分析了相电流谐波对电机平均转矩的影响。最后,仿真和实验结果表明,所提方法可以有效地补偿谐振频率偏差,抑制电励磁双凸极电机的相电流谐波,提升电机的转矩输出能力。 展开更多
关键词 电流谐波 电励磁双凸极电机 准比例谐振控制 谐振频率偏差 转矩输出能力
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双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案 被引量:15
20
作者 魏佳丹 周波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期88-93,共6页
电机驱动系统中变换器是最薄弱、故障出现率最高的环节,故障后电机运行在非平衡状态,长时间工作将导致电机损坏,使整个系统丧失工作能力。因此对驱动系统变换器故障的检测、诊断是提高系统可靠性,实现容错运行的关键。该文对电励磁双凸... 电机驱动系统中变换器是最薄弱、故障出现率最高的环节,故障后电机运行在非平衡状态,长时间工作将导致电机损坏,使整个系统丧失工作能力。因此对驱动系统变换器故障的检测、诊断是提高系统可靠性,实现容错运行的关键。该文对电励磁双凸极电机驱动系统的全桥变换器单相故障进行了分析,对各种故障状态进行了分类;通过将故障桥臂切除,重构系统变换器,使驱动系统能够故障后容错运行,并能够维持系统的输出特性。实验验证了该容错方案能够实现驱动系统从故障状态到容错运行的平滑、可靠切换,有效提高了系统的可靠性。 展开更多
关键词 电机驱动系统 故障检测 故障诊断 故障容错 电励磁双凸极电机
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