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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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五相容错电励磁双凸极电机容错特性分析 被引量:16
2
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
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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
3
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 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
4
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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双定子电励磁双凸极电机的起动控制 被引量:7
5
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/发系统 标准角度控制 提前角度控制
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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
6
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 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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电励磁双凸极电机并联桥短路故障的研究 被引量:4
7
作者 陈志辉 杨志浩 谢淑玲 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期11-16,共6页
为了研究电励磁双凸极发电机在短路故障下的容错性能,以一台四相电励磁双凸极电机样机为研究对象,借助二维有限元电磁场分析技术,对其工作在并联单相桥方式下几种较严重短路故障进行理论分析和仿真、实验验证,得出不同故障对电机本身和... 为了研究电励磁双凸极发电机在短路故障下的容错性能,以一台四相电励磁双凸极电机样机为研究对象,借助二维有限元电磁场分析技术,对其工作在并联单相桥方式下几种较严重短路故障进行理论分析和仿真、实验验证,得出不同故障对电机本身和工作特性的影响:短路故障时,负载输出电压有所下降,但仍有较好的容错性能;下管短路时,短路电流迅速上升且电流最大值更大,长时间工作,绕组发热严重,同时传动轴转矩很大且转矩脉动大,影响转轴特性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 有限元仿真 并联桥 短路故障 特性
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基于全桥变换器的电励磁双凸极电机中点电位的研究 被引量:4
8
作者 魏佳丹 周波 姜雷 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第30期82-86,共5页
基于全桥变换器的电励磁双凸极电机,由于电机非线性电感特性,使其三相中点电位随转子位置而变化,将对电机系统性能产生不良影响。该文针对一台6/4极电励磁双凸极电机系统,研究了中点电位的变化规律,分析了中点电位变化引起相电流畸变的... 基于全桥变换器的电励磁双凸极电机,由于电机非线性电感特性,使其三相中点电位随转子位置而变化,将对电机系统性能产生不良影响。该文针对一台6/4极电励磁双凸极电机系统,研究了中点电位的变化规律,分析了中点电位变化引起相电流畸变的原因,并进行试验验证。研究和试验结果表明:电励磁双凸极电机中点电位的变化将导致电流换相过程中出现反向电流缺口,产生负转矩,削弱电机出力,并使输出转矩脉动扩大。文中最后给出了从电机设计与电流控制方法两个方面抑制中点电位影响的方法。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 全桥变换器 中点 反向流缺口 转矩脉动
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基于SIMULINK/PSB的电励磁双凸极电机系统的建模与仿真 被引量:9
9
作者 相蓉 周波 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期96-102,共7页
针对新型电励磁双凸极电机特点,采用MATLAB软件下的SIMULNK/PSB工具箱,对电励磁双凸极电机系统进行建模与仿真。建模时采用结构化和模块化的设计方法。介绍了系统各个功能模块构造的方法,并进行了整个系统的数字仿真。仿真结果与理论分... 针对新型电励磁双凸极电机特点,采用MATLAB软件下的SIMULNK/PSB工具箱,对电励磁双凸极电机系统进行建模与仿真。建模时采用结构化和模块化的设计方法。介绍了系统各个功能模块构造的方法,并进行了整个系统的数字仿真。仿真结果与理论分析一致,表明了所用仿真方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机系统 建模 数字仿真 交流无刷电机 SIMULINK/PSB 功能模块
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电励磁双凸极电机起动全过程励磁控制策略 被引量:4
10
作者 魏佳丹 周波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期538-543,共6页
电励磁双凸极电机由于励磁电流可控制,用于起动工作时理论上能够调节励磁电流实现恒功率控制。但是由于双凸极电机的非线性特性导致其反电势为不规则方波形状,类似直流电机采用相电压反馈控制励磁电流实现恒功率控制困难较大。本文在双... 电励磁双凸极电机由于励磁电流可控制,用于起动工作时理论上能够调节励磁电流实现恒功率控制。但是由于双凸极电机的非线性特性导致其反电势为不规则方波形状,类似直流电机采用相电压反馈控制励磁电流实现恒功率控制困难较大。本文在双凸极电机恒转矩起动阶段,恒流控制励磁电流,根据起动机转速反馈实现控制模式的平稳切换;在恒功率阶段利用三相端电压整流值间接测量反电势来控制励磁电流,实现双凸极电机弱磁控制,保证恒功率阶段电机的出力最大。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 恒转矩 恒功率 压整流输出值 弱磁控制
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电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究 被引量:4
11
作者 刘伟峰 王慧贞 +1 位作者 王逸洲 施艳萍 《微特电机》 北大核心 2016年第9期74-77,82,共5页
以三相12/8极结构电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor,DSEM)为研究对象,首先分析该电机的电磁特性以及齿槽转矩对转矩脉动的影响;其次分析其电动工作运行原理,在三相六状态控制策略的研究基础上,提出电励磁双凸极... 以三相12/8极结构电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor,DSEM)为研究对象,首先分析该电机的电磁特性以及齿槽转矩对转矩脉动的影响;其次分析其电动工作运行原理,在三相六状态控制策略的研究基础上,提出电励磁双凸极电机的三相九状态控制策略,提高平均输出转矩的同时也有效抑制齿槽转矩带来的转矩脉动。以一台18 k W三相12/8 DSEM为例进行有限元仿真和实验验证,结果表明,与六状态控制策略相比,九状态控制策略能够有效减小电机转矩脉动,同时提高输出转矩。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 转矩脉动 齿槽转矩 三相六状态控制策略 三相九状态控制策略
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电励磁双凸极电机数字电压调节器的研究与实现 被引量:2
12
作者 张卓然 陈志辉 +1 位作者 杨善水 严仰光 《电气应用》 北大核心 2005年第10期103-106,共4页
针对新型电励磁双凸极电机,设计出数字电压调节器。它以TMS320F240型DSP为核心CPU,充分利用DSP丰富的内部外设模块,简化了系统硬件结构。由于DSP的高速运算处理能力,数字调压器能胜任更先进的控制算法,且易于扩展保护功能。实验结果表明... 针对新型电励磁双凸极电机,设计出数字电压调节器。它以TMS320F240型DSP为核心CPU,充分利用DSP丰富的内部外设模块,简化了系统硬件结构。由于DSP的高速运算处理能力,数字调压器能胜任更先进的控制算法,且易于扩展保护功能。实验结果表明,设计的数字调压器已具有良好的调压性能。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 DSP 数字调压器
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8/6极电励磁双凸极电机单相开路故障容错控制拓扑 被引量:1
13
作者 王兰凤 陈志辉 +2 位作者 何海翔 赵凯弟 张卓然 《电机与控制应用》 北大核心 2016年第9期92-98,共7页
容错型电机驱动系统成为国内外学者的研究热点。提出了8/6极电励磁双凸极电机(WFDSM)单相开路容错型拓扑结构,借助有限元电磁场分析技术,在分析电磁转矩的产生机理基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在正常运行、单相开路及单相开... 容错型电机驱动系统成为国内外学者的研究热点。提出了8/6极电励磁双凸极电机(WFDSM)单相开路容错型拓扑结构,借助有限元电磁场分析技术,在分析电磁转矩的产生机理基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在正常运行、单相开路及单相开路容错这三种不同工作状态下的运行特性进行了分析研究。仿真结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,验证了该拓扑结构的有效性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 开路故障 有限元分析 容错控制
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改进的Delaunay剖分在电励磁双凸极电机上的应用 被引量:1
14
作者 伍连明 陈世元 蒋晏强 《微电机》 北大核心 2010年第4期15-17,共3页
针对电动车用电励磁双凸极电机运用有限元法进行计算时对各个点的磁场的特殊要求,基于Delaunay算法,采用改进的三角网自动生成算法,使其能对各个区域的三角形的疏密和角度变化灵活的进行控制。通过剖分实例显示,该方法能生成高质量的网... 针对电动车用电励磁双凸极电机运用有限元法进行计算时对各个点的磁场的特殊要求,基于Delaunay算法,采用改进的三角网自动生成算法,使其能对各个区域的三角形的疏密和角度变化灵活的进行控制。通过剖分实例显示,该方法能生成高质量的网格,适应能力强,已成功地应用于车用外转子电励磁双凸极电机的有限元计算,并取得了良好的效果。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 三角剖分 任意加密 任意角度 有限元
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电励磁双凸极电机的建模及其PID控制 被引量:3
15
作者 徐瑞东 《防爆电机》 2006年第2期24-27,共4页
采用Matlab/Simulink对电励磁双凸极电机进行了建模,对其控制系统进行了仿真,文中介绍了各模块的构成,对电机采用了PID控制,系统仿真的结果与双凸极电机的理论分析一致。
关键词 电励磁双凸极电机 SIMULINK 仿真 PID控制
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基于模糊控制的电励磁双凸极电机系统仿真
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作者 徐瑞东 《工矿自动化》 北大核心 2005年第z1期46-48,共3页
本文根据四相电励磁双凸极电机的仿真模型,采用Matlab/Simulin对电机系统进行了仿真,采用模糊控制策略对电机进行控制,文中介绍了各模块的构成,通过仿真得出了电机的转速曲线及电流、转矩波形.系统仿真的结果与双凸极电机的理论分析一致.
关键词 电励磁双凸极电机 SIMULINK 仿真 模糊控制
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基于反电势电流的电励磁双凸极电机驱动电路单管开路故障诊断研究 被引量:10
17
作者 夏一文 张卓然 +1 位作者 张健 陈旭 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期4888-4897,共10页
故障诊断是高可靠性电励磁双凸极电机驱动控制系统的关键技术。该文对双凸极电机驱动控制系统功率变换器单管开路故障诊断技术进行研究。功率管开路故障按形成原因可分为驱动信号丢失引起的开路故障与功率管损坏引起的开路故障。文中对... 故障诊断是高可靠性电励磁双凸极电机驱动控制系统的关键技术。该文对双凸极电机驱动控制系统功率变换器单管开路故障诊断技术进行研究。功率管开路故障按形成原因可分为驱动信号丢失引起的开路故障与功率管损坏引起的开路故障。文中对两种故障类型的特点与危害进行了阐述,并分析其对不同控制方式下反电势电流的影响。提出基于反电势电流的功率变换器单管开路故障诊断方法,实现对两种故障类型的诊断,并及时对控制策略进行调整:在功率管损坏引起的开路故障发生时,不能对故障管同桥臂的功率管进行斩波以避免故障升级。最后通过实验验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 开路 故障诊断 电励磁双凸极电机
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新型电励磁双凸极电机发电系统建模研究 被引量:5
18
作者 王逸洲 王慧贞 +2 位作者 刘伟峰 牛先智 杨岑 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第17期5162-5170,共9页
电励磁双凸极电机(wound-excited doubly salient machine,WEDSM)的精确建模是对其进行各项研究的基础,传统的WEDSM建模方法通过构造各相电枢绕组的电感或磁链模型以搭建WEDSM的总体模型,该方法虽计及电枢反应但忽略了励磁磁场的影响,... 电励磁双凸极电机(wound-excited doubly salient machine,WEDSM)的精确建模是对其进行各项研究的基础,传统的WEDSM建模方法通过构造各相电枢绕组的电感或磁链模型以搭建WEDSM的总体模型,该方法虽计及电枢反应但忽略了励磁磁场的影响,所以不适用于WEDSM发电系统。该文首先研究一种新型的电枢绕组自感Lp和电枢绕组与励磁绕组间互感Lpf的非线性建模方法,该方法通过分析WEDSM自身的电感特性以及励磁磁场与电枢反应对电感的影响,拟合出同时计及励磁电流和电枢电流的影响系数,以建立Lp和Lpf的模型。同时本文基于励磁自感Lf的幅值在定转子对齐位置处只与励磁电流及该定子齿上的电枢电流有关的特性提出一种励磁绕组自感的精确非线性建模方法。在此基础上,该文建立发电系统模型,有限元仿真结果以及实验波形验证了模型的精确性。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 系统 感模型 励磁磁场 励磁绕组自感
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电励磁双凸极电机调速系统的原理与实现 被引量:9
19
作者 杨振浩 周波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期132-136,共5页
介绍了新型电励磁双凸极电机的结构和原理 ,然后结合全桥变换器阐述了电励磁双凸极电机的控制方法 ,接着详细介绍了电励磁双凸极电机转速、电流双闭环控制调速系统的原理和实现方法 ,最后以一台 5 0 0 W1 2 /8极电励磁双凸极电机调速系... 介绍了新型电励磁双凸极电机的结构和原理 ,然后结合全桥变换器阐述了电励磁双凸极电机的控制方法 ,接着详细介绍了电励磁双凸极电机转速、电流双闭环控制调速系统的原理和实现方法 ,最后以一台 5 0 0 W1 2 /8极电励磁双凸极电机调速系统为例进行了系统实验。实验结果表明 ,电励磁双凸极电机调速系统具有结构简单、控制方便和良好的动静态性能。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 调速系统 结构 工作原理
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不同励磁方式的电励磁双凸极电机正弦化设计与分析 被引量:3
20
作者 蒋思远 周波 +3 位作者 黄旭珍 熊磊 陈锦春 魏佳丹 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1598-1610,共13页
该文在分析传统电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic machine,DSEM)反电势畸变的基础上,对两种不同励磁方式的DSEM进行正弦化设计,以实现该磁阻电机的正弦驱动,减小转矩脉动。提出相位调制正弦化的方法,指出该方法的设计... 该文在分析传统电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic machine,DSEM)反电势畸变的基础上,对两种不同励磁方式的DSEM进行正弦化设计,以实现该磁阻电机的正弦驱动,减小转矩脉动。提出相位调制正弦化的方法,指出该方法的设计原则,有效解决传统斜极DSEM反电势畸变、正弦度低的问题。研究发现,偶数相的DSEM经过特殊的定转子极弧系数设计后总有两相存在严格的互补关系,使所提正弦化方法的实现成为可能;并进一步提出提高反电势波形的对称性和正弦度的方法。随后,将设计的正弦化定子集中励磁电励磁双凸极电机、正弦化定子分布励磁电励磁双凸极电机和传统DSEM进行仿真对比分析。因为正弦化定子分布励磁电励磁双凸极电机性能最优,故加工其样机进行实验验证。实测样机不同励磁电流下空载反电势的总谐波失真均小于4%,采用基于空间矢量脉宽调制的正弦波驱动方式,实现DSEM的正弦化驱动,减小其输出转矩脉动。仿真和实验结果证明了DSEM正弦化设计和采用正弦驱动抑制转矩脉动的有效性,为高性能驱动应用提供了新的电机类型选择。 展开更多
关键词 电励磁双凸极电机 转矩脉动 正弦化 矢量控制
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