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航天大功率电动伺服系统功率驱动设计及验证技术 被引量：1
1
作者 崔业兵 冯伟 +2 位作者 姚尧 蔡福门 牟筱宁 《上海航天（中英文）》 CSCD 2022年第5期51-57,共7页
针对运载火箭30 kW以上功率等级电动伺服控制驱动器的研制要求,设计了一种强环境适应的大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率驱动模组。通过对火箭固体助推发动机工作环境分析,设计了基于光耦驱动器件的功率驱动与保护电路;为有效提升功... 针对运载火箭30 kW以上功率等级电动伺服控制驱动器的研制要求,设计了一种强环境适应的大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率驱动模组。通过对火箭固体助推发动机工作环境分析,设计了基于光耦驱动器件的功率驱动与保护电路;为有效提升功率驱动模组在高压大电流工作时的可靠性,采用降低功率主回路杂散电感与IGBT有源钳位闭环控制相结合的方法,有效抑制IGBT在大电流关断时的电压尖峰;通过对动力电进行滤波处理,有效解决高压高频信号通过线缆传输时对控制驱动器内、外部的电磁干扰问题;通过IGBT功率驱动电路的单双脉冲测试及连续功率测试,有效验证IGBT功率驱动模组的高压驱动能力,为大功率电动伺服系统的可靠性提供技术支撑。 展开更多
关键词 电动伺服系统 绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 有源钳位 电磁干扰 脉冲测试
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PMSM空间矢量控制系统与MATLAB仿真 被引量：2
2
作者 王国亮 陈旭 +2 位作者 曾凡铨 崔业兵 于戈 《飞控与探测》 2018年第3期59-62,共4页
阐述了永磁同步电机(PMSM)空间矢量PWM控制系统的原理,分析了永磁同步电机空间矢量控制方式的优劣势。综述了电机相电流坐标变换矩阵的仿真模块实现方法,展示了电机磁场PARK变换和PARK逆变换等从数学方程到仿真语言的转换过程,用MATLAB... 阐述了永磁同步电机(PMSM)空间矢量PWM控制系统的原理,分析了永磁同步电机空间矢量控制方式的优劣势。综述了电机相电流坐标变换矩阵的仿真模块实现方法,展示了电机磁场PARK变换和PARK逆变换等从数学方程到仿真语言的转换过程,用MATLAB对该系统的电流环和速度环进行了仿真。仿真结果显示,当速度环的仿真输入为210rad/s时,速度输出的过渡过程时间达到了0.017s,超调量为4%,动态性能良好,仿真效果较为理想。 展开更多
关键词 永磁同步电机(PMSM) 空间矢量PWM MATLAB仿真 PID控制
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PMSM电流预测控制参数误差量化分析方法 被引量：1
3
作者 牟筱宁 曾凡铨 +2 位作者 周阳 崔业兵 宋树伟 《飞控与探测》 2021年第2期88-95,共8页
交流永磁同步电机(PMSM)电流环控制性能是制约交流伺服系统性能的关键。电流预测控制拥有更快的动态响应、更低的电流谐波和优良的转矩响应,但该算法依赖精确的电机模型,参数失配会引发稳态电流误差,无法输出额定转矩,进而导致电机转矩... 交流永磁同步电机(PMSM)电流环控制性能是制约交流伺服系统性能的关键。电流预测控制拥有更快的动态响应、更低的电流谐波和优良的转矩响应,但该算法依赖精确的电机模型,参数失配会引发稳态电流误差,无法输出额定转矩,进而导致电机转矩输出效率降低。根据永磁同步电机电流预测模型,详细分析了d、q轴电流静差产生的原因,以及电流预测控制对电机参数误差的敏感性,提出了一种参数误差量化分析方法。该方法引入电机参数偏差因子,量化描述了电机电感、磁链参数误差与电流静差之间的制约关系。通过仿真分析,验证了所提方法的合理性,为高性能永磁伺服电流预测数字控制技术打下了良好基础。 展开更多
关键词 永磁同步电机 电流预测控制 参数误差 量化分析 稳态电流静差
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基于四桥臂拓扑的永磁同步电机断相容错控制策略 被引量：14
4
作者 孟云平 周新秀 +1 位作者 李红 崔业兵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第15期3158-3166,共9页
为了保证断相后电机控制系统的安全可靠运行,针对星形联结的永磁同步电机(PMSM),该文提出一种基于四桥臂拓扑的断相容错控制策略。首先根据断相后绕组电流和电压之间的关系,建立基于三相四桥臂拓扑的断相电机数学模型,解算出非故障相的... 为了保证断相后电机控制系统的安全可靠运行,针对星形联结的永磁同步电机(PMSM),该文提出一种基于四桥臂拓扑的断相容错控制策略。首先根据断相后绕组电流和电压之间的关系,建立基于三相四桥臂拓扑的断相电机数学模型,解算出非故障相的补偿电流,并且利用相补偿电流与零轴电流的等效关系,计算出零轴电流参考控制量。针对传统前馈零轴电压补偿策略的不足,为了进一步提高零轴电流的跟踪控制性能,根据期望的动静特性设计出零轴电流闭环内模控制器,从而实现零轴电流的高精度跟踪控制。仿真与实验结果表明,与传统前馈零轴电压补偿策略相比,该文提出的基于四桥臂拓扑的PMSM断相容错控制策略具有更好的稳态特性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 四桥臂拓扑 断相 容错控制 内模控制
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无人驾驶履带车辆电子机械制动器的电流预测控制策略
5
作者 汪银风 胡铮 +2 位作者 李雨清 张鑫彬 崔业兵 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期792-800,共9页
面向制动负荷大的无人驾驶履带车辆,设计了一种基于永磁同步电机的电子机械制动系统,提出了一种针对制动执行全过程的控制策略.在制动空行程段,采用常规的位移、转速、电流三环PID控制,使其快速到达接触位置,快速消除制动器摩擦副间隙;... 面向制动负荷大的无人驾驶履带车辆,设计了一种基于永磁同步电机的电子机械制动系统,提出了一种针对制动执行全过程的控制策略.在制动空行程段,采用常规的位移、转速、电流三环PID控制,使其快速到达接触位置,快速消除制动器摩擦副间隙;在制动作动力增长段,为保证作动力跟随的精确性、快速性和稳定性,基于接触位置和压紧位置对应的作动力标定结果,内环采用永磁同步电机q轴电流的预测控制策略,保证电子机械制动作动器比例施加行车制动作动力.通过对电子机械制动作动器及作动过程的建模,分析了永磁同步电机q轴电流与制动作动全过程的对应关系,仿真验证了制动作动全过程控制策略中位移控制和扭矩控制动态切换的可行性,提高作动力控制精度和鲁棒性.结果表明该策略既能有效提高制动响应时间,保证制动作动系统能够在50 ms内实现制动间隙快速消除,又能解决电子机械制动作动器作动力控制的不均匀性问题,保证制动作动系统在受到扰动时仍具有较好的跟踪性能,预测误差不超过10%. 展开更多
关键词 无人驾驶 履带车辆 电子机械制动 永磁同步电机 电流预测控制
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基于STM32和ET1100的无刷直流电机控制器设计 被引量：5
6
作者 刘通 崔业兵 《飞控与探测》 2019年第1期61-65,共5页
利用STM32的控制性能和丰富外设,采用模块化方法设计了一款基于STM32ZET6单片机和ET1100专用以太网芯片的、具有工业以太网功能的无刷直流电机控制器。在设计中,以STM32ZET6作为微处理器,采用了IR2136驱动芯片及ET1100工业以太网芯片,... 利用STM32的控制性能和丰富外设,采用模块化方法设计了一款基于STM32ZET6单片机和ET1100专用以太网芯片的、具有工业以太网功能的无刷直流电机控制器。在设计中,以STM32ZET6作为微处理器,采用了IR2136驱动芯片及ET1100工业以太网芯片,分别实现了无刷直流电机的调速功能,以及上位机的EtherCAT通信功能。针对传统设计中SPI串行接口未能充分发挥工业以太网的优越性能的问题,设计中利用STM32ZET6特有的FSMC机制实现了EtherCAT模块的并行接口设计,使系统的实时性能有了很大提升。该控制器设计成本低、集成度高、实时性强,特别适用于工业领域。 展开更多
关键词 STM32 FSMC ETHERCAT ET1100 无刷直流电机
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定子齿偏移永磁容错电机设计与分析 被引量：4
7
作者 郑蓉蓉 王凯 +4 位作者 李健 朱姝姝 胡耀华 曾凡铨 崔业兵 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第22期7452-7459,共8页
为提高传统永磁电机的容错能力,定子绕组常采用隔齿绕的方式,但这种方式增加了电机的转矩脉动。通过极槽数的选取和容错齿的设计,实现了自感增加以及相与相之间互感抵消,大幅提高了永磁电机的容错能力。在此基础上,提出偏移电枢齿和齿... 为提高传统永磁电机的容错能力,定子绕组常采用隔齿绕的方式,但这种方式增加了电机的转矩脉动。通过极槽数的选取和容错齿的设计,实现了自感增加以及相与相之间互感抵消,大幅提高了永磁电机的容错能力。在此基础上,提出偏移电枢齿和齿靴的方法,充分利用了电枢槽面积,提高了电机的输出转矩,降低了转矩脉动,解决了传统永磁容错电机容错能力、功率密度和转矩脉动难以兼顾的问题。该文首先介绍基于定子齿偏移永磁容错电机的结构特点和容错原理,对传统永磁电机和定子齿偏移永磁容错电机进行优化设计,并对比分析其电磁性能,包括气隙磁密、反电势、输出转矩、自感和互感等。最后,通过样机的转矩和电感测量实验,并与仿真结果进行对比,验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 永磁容错电机 容错齿 电枢齿齿偏移 电枢齿齿靴偏移 自感 互感
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航天机电作动器中双三相永磁同步电机优化设计 被引量：3
8
作者 柳霖 王凯 +2 位作者 郭玲玲 冯伟 崔业兵 《飞控与探测》 2022年第1期75-84,共10页
谐波可以应用于多相电机的相电流和反电势中,以提高其输出转矩的能力,但这种增加只适用于谐波阶数低于7阶的情况。与5次谐波和7次谐波注入相比,3次谐波注入可以有效提高双三相永磁电机的输出转矩,且不会产生转矩脉动。针对双三相电机相... 谐波可以应用于多相电机的相电流和反电势中,以提高其输出转矩的能力,但这种增加只适用于谐波阶数低于7阶的情况。与5次谐波和7次谐波注入相比,3次谐波注入可以有效提高双三相永磁电机的输出转矩,且不会产生转矩脉动。针对双三相电机相电流和反电势注入3次谐波以提升输出转矩进行了理论分析。同时对驱动系统进行改进,将每套绕组的2个孤立中性点分别连接到电容器的不同中点,为3次谐波电流提供流通路径,使2套绕组之间的电流达到平衡。并且提出了一种新的永磁体塑形方法,综合考虑定子齿槽效应、铁芯饱和以及齿尖、极间漏磁,得到了最优的类正弦反电势。类正弦电流与类正弦反电势相互作用,电机的输出转矩提升了18.2%,且转矩脉动没有增加。最后,通过有限元分析和样机实验验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 双三相永磁同步电机 谐波电流 谐波反电势 输出转矩 转矩脉动
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基于最小铜耗和最大转矩的双三相永磁电机单相缺相折衷容错控制 被引量：1
9
作者 张建亚 王凯 +2 位作者 郭玲玲 张鑫彬 崔业兵 《飞控与探测》 2022年第1期67-74,共8页
多相电机缺相后仍具有额外的自由度与灵活性,可以在实现无扰运行的同时提高系统性能。传统容错控制策略或是最小化电机定子铜耗或是最大化转矩输出能力,无法同时兼顾电机驱动系统的运行效率与带载能力。为此,通过分析容错运行时不同控... 多相电机缺相后仍具有额外的自由度与灵活性,可以在实现无扰运行的同时提高系统性能。传统容错控制策略或是最小化电机定子铜耗或是最大化转矩输出能力,无法同时兼顾电机驱动系统的运行效率与带载能力。为此,通过分析容错运行时不同控制方式下的容错性能,提出了基于最小铜耗和最大转矩的折衷容错控制策略。为减少缺相前后控制框架的改变,基于正常解耦矢量控制实现了对缺相电机的容错控制。通过在谐波平面注入特定的基波平面电流分量,实现了电机缺相后的无扰运行。为实现所提容错控制策略,额外引入权重系数以权衡电机驱动系统产生的定子铜耗与转矩输出能力。通过分析权重系数对容错性能的影响,得出结论:与最小铜耗控制方式相比,所提容错控制策略带载能力更强;与最大转矩制方式相比,所提容错控制策略运行效率更高,即所提容错控制策略在提高带载能力的同时实现效率最优。最后,通过双三相永磁同步电机的实验验证了所提容错控制策略的准确性及有效性。 展开更多
关键词 双三相永磁同步电机 正常解耦坐标变换 效率最优 无扰运行 带载能力
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