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基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型 被引量:2
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作者 孙宇新 钱建林 +1 位作者 朱熀秋 张维煜 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期10-16,共7页
针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力... 针对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行时转子悬浮不够稳定的问题,研究了影响BPMSM转子悬浮性能的主要因素,即转子径向悬浮力模型。依据位移补偿控制理论和角坐标系的概念,建立了新的转子偏心坐标系。在转子偏心坐标系下,基于麦克斯韦应力张量法,利用积分和三角变换推导了转子径向悬浮力模型,并设计悬浮力绕组电流直接控制系统。建立电机的有限元模型,通过对比径向悬浮力的有限元分析结果与数学模型计算结果,验证了所推导数学模型的正确性与准确性。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 转子偏心坐标系 麦克斯韦力 径向悬浮力 有限元分析
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基于频域拟合的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力建模分析 被引量:1
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作者 王晓琳 石滕瑞 鲍旭聪 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期317-329,共13页
在无轴承永磁薄片电机系统中,永磁转子因失去轴承支承容易发生偏心位移,为控制转子在几何中心稳定悬浮,径向悬浮力精确建模是无轴承系统高性能可靠运行的关键基础。针对大气隙无轴承永磁薄片电机因转子偏心程度大而引起的径向悬浮力模... 在无轴承永磁薄片电机系统中,永磁转子因失去轴承支承容易发生偏心位移,为控制转子在几何中心稳定悬浮,径向悬浮力精确建模是无轴承系统高性能可靠运行的关键基础。针对大气隙无轴承永磁薄片电机因转子偏心程度大而引起的径向悬浮力模型非线性误差问题,该文提出一种基于频域拟合的径向悬浮力精确建模方法,将非线性分量转化为相应函数补偿至径向悬浮力模型中,从而提高了模型精确度。首先,对推导一般径向悬浮力模型过程中出现的多个误差因素及其影响进行系统分析;在此基础上,提出频域拟合方法重构径向悬浮力模型,并分析其非线性特性;最后,将解析模型与有限元仿真所得到的可控径向悬浮力、偏心磁拉力进行深入对比分析,验证了该解析模型的正确性与精确性。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 径向悬浮力 麦克斯韦应力张量法 频域拟合 有限元仿真
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无轴承永磁薄片电动机泵原理及控制系统设计 被引量:3
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作者 朱熀秋 陈金海 左文全 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第5期517-521,共5页
针对驱动离心泵的无轴承永磁薄片电动机,基于薄片转子悬浮原理设计了该电动机驱动离心泵样机,阐述了其工作原理,给出了电磁转矩和径向悬浮力数学模型,并采用数字信号处理器TMS320F2812 DSP设计了数字控制系统硬件,开发了控制系统软件.... 针对驱动离心泵的无轴承永磁薄片电动机,基于薄片转子悬浮原理设计了该电动机驱动离心泵样机,阐述了其工作原理,给出了电磁转矩和径向悬浮力数学模型,并采用数字信号处理器TMS320F2812 DSP设计了数字控制系统硬件,开发了控制系统软件.为使控制系统调试方便,结合系统控制要求设计了人机交互控制界面对数字控制系统进行实时控制与系统重要参数的在线调试,并进行了无轴承永磁薄片电动机薄片转子径向悬浮和运转试验.试验结果表明:通过人机交互控制界面实时在线调试可快速、便捷地确定控制系统参数使数字系统达到预定目标,满足对系统的控制要求,所设计的4 kW无轴承永磁薄片电动机驱动离心泵及数字控制系统空载情况下,薄片转子转速在0~2 000 r/min范围内连续可调并能够迅速达到稳定,转子质心在平衡位置(2 000,2 000)附近振动且沿径向的偏心位移振动幅值小于80μm,系统具有优良的动、静态性能. 展开更多
关键词 离心泵 无轴承永磁薄片电动机 数学模型 数字控制系统 人机交互界面
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定子永磁型无轴承薄片电机的机理研究 被引量:2
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作者 金超武 熊峰 +2 位作者 周瑾 杨雄 闫旭 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期17-26,共10页
针对一种12/4结构的同极性定子永磁型无轴承薄片电机,分析了其定转子结构形式和电机运行原理,在不考虑凸极齿的情况下对该电机的悬浮力和转矩表达式进行了含谐波的理论推导,通过公式推导找到了该电机悬浮力和转矩产生耦合的各相关变量... 针对一种12/4结构的同极性定子永磁型无轴承薄片电机,分析了其定转子结构形式和电机运行原理,在不考虑凸极齿的情况下对该电机的悬浮力和转矩表达式进行了含谐波的理论推导,通过公式推导找到了该电机悬浮力和转矩产生耦合的各相关变量的关系式。研究发现当电机极对数P≥3时,该电机的悬浮力控制与转矩控制可以实现相互解耦,并通过仿真分析验证了该电机具有良好的解耦性能,同时也验证了理论推导的正确性。针对悬浮绕组产生的气隙磁密中谐波所引起的悬浮力波动问题,使用了一种“准正弦”绕组代替三相绕组以优化悬浮力波动,而后分析了“准正弦”绕组的绕制方式,最终研究结果表明使用“准正弦”悬浮绕组相比于使用三相绕组时的悬浮力波动降低了40.09%。 展开更多
关键词 无轴承 定子永磁 薄片电机 解耦控制 悬浮力优化 准正弦绕组
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基于新型磁链观测器的无轴承永磁薄片电机直接控制 被引量:3
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作者 朱熀秋 赵祝恒 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期4242-4251,共10页
将直接转矩控制理论和方法应用于无轴承永磁薄片电机,并借鉴该思想,构建转子位移和径向悬浮力双闭环控制系统。同时,针对传统直接控制系统中,磁链观测精度低的弊端,引入一种基于锁相环原理的磁链观测器,用于改善电机低速运行时的性能。... 将直接转矩控制理论和方法应用于无轴承永磁薄片电机,并借鉴该思想,构建转子位移和径向悬浮力双闭环控制系统。同时,针对传统直接控制系统中,磁链观测精度低的弊端,引入一种基于锁相环原理的磁链观测器,用于改善电机低速运行时的性能。首先推导了无轴承永磁薄片电机转矩和径向悬浮力数学模型。其次,设计锁相环磁链观测器,并阐述直接控制实现算法,构建基于锁相环磁链观测的无轴承永磁薄片电机直接控制系统。运用Matlab/Simulink模块对控制系统进行仿真,仿真结果验证了数学模型和控制算法的正确性。最后,将该控制策略用于一台4kW样机。实验结果表明,与传统直接控制相比,所提出的直接控制策略不仅能有效提高转矩和悬浮力控制精度,同时具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 数学模型 直接控制 锁相环 磁链观测
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动态扰动下无轴承永磁薄片电机的悬浮力补偿策略 被引量:2
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作者 朱熀秋 赵玉亮 +1 位作者 胡亚民 祝苏明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第23期99-105,共7页
传统的无轴承永磁薄片电机通过径向位移的闭环控制来间接实现悬浮力稳定控制,当薄片转子受到径向干扰时,悬浮力控制的精度和动态响应性能将受到限制。且悬浮力控制中所需的相位信息是需要在准确获得转子角度的基础上才能得到,因此增加... 传统的无轴承永磁薄片电机通过径向位移的闭环控制来间接实现悬浮力稳定控制,当薄片转子受到径向干扰时,悬浮力控制的精度和动态响应性能将受到限制。且悬浮力控制中所需的相位信息是需要在准确获得转子角度的基础上才能得到,因此增加了电机控制系统复杂性。为了克服以往悬浮力控制的上述不足,在推导了无轴承永磁薄片电机悬浮力变化量和悬浮力绕组磁链变化量之间关系的基础上,提出了径向悬浮力和径向位移的双闭环补偿控制策略,采用电压-电流模型对转矩绕组气隙磁链进行辨识,使得电机控制的灵活性大大增加。仿真和实验结果表明:所提出的悬浮力控制方法能够提高悬浮力控制精度和动态响应性能,系统抗干扰能力强,且具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 磁链辨识 双闭环 悬浮力补偿
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基于动态坐标系的无轴承永磁薄片电机悬浮力建模及控制 被引量:1
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作者 朱熀秋 钱建林 《电机与控制应用》 北大核心 2015年第4期11-15,共5页
对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行过程中产生的偏心位移,以最大偏心方向作为横坐标方向,建立转子偏心的动态坐标系。在该坐标系下采用麦克斯韦应力张量法建立径向悬浮力数学模型。在该模型基础上,提出一种针对转子偏心位移的直接控制策... 对无轴承永磁薄片电机(BPMSM)运行过程中产生的偏心位移,以最大偏心方向作为横坐标方向,建立转子偏心的动态坐标系。在该坐标系下采用麦克斯韦应力张量法建立径向悬浮力数学模型。在该模型基础上,提出一种针对转子偏心位移的直接控制策略,设计相应控制器;在MATLAB环境中对BPMSM进行了起动、阶跃响应等仿真试验,并进行了初步试验研究。仿真及试验结果表明采用这种方法进行建模和控制,电机转子能够稳定悬浮,电机具有良好的动、静态特性,验证了控制方法的有效性。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 动态坐标系 麦克斯韦力 径向悬浮力 矢量控制
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无轴承永磁薄片电机径向悬浮力研究 被引量:1
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作者 陈颖 祝苏明 +1 位作者 顾迎月 朱熀秋 《微电机》 2016年第11期13-18,共6页
无轴承永磁薄片电机悬浮力数学模型的精确与否直接影响其稳定悬浮运行的性能,因此,建立精确的悬浮力数学模型,是实现其高精度运行控制的前提条件。论文在介绍无轴承永磁薄片电机转子悬浮原理的基础上,推导了转矩绕组和悬浮力绕组在两相... 无轴承永磁薄片电机悬浮力数学模型的精确与否直接影响其稳定悬浮运行的性能,因此,建立精确的悬浮力数学模型,是实现其高精度运行控制的前提条件。论文在介绍无轴承永磁薄片电机转子悬浮原理的基础上,推导了转矩绕组和悬浮力绕组在两相静止和两相旋转坐标系下的精确电感模型,并利用此精确电感模型在计及转子偏心的条件下建立了无轴承永磁薄片电机较为完整的径向悬浮力数学模型,最后设计了相应的数字控制系统进行实验研究。实验结果表明:该方法建立的控制系统悬浮力控制精度高,抗干扰能力强,系统具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 径向悬浮力 电感 数学模型 控制系统
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无轴承永磁薄片电机的无位置传感运行
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作者 祝苏明 李发宇 +1 位作者 单龙 朱熀秋 《电机与控制应用》 北大核心 2015年第3期29-33,共5页
为了克服有传感器成本高、精度低、不易安装等不足,提出了采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)实现电机无位置传感运行的控制策略。在介绍无轴承永磁薄片电机(BPMSM)悬浮原理的基础上,得到电机状态方程,并建立了EKF位置估计离散算法。设计了BPMS... 为了克服有传感器成本高、精度低、不易安装等不足,提出了采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)实现电机无位置传感运行的控制策略。在介绍无轴承永磁薄片电机(BPMSM)悬浮原理的基础上,得到电机状态方程,并建立了EKF位置估计离散算法。设计了BPMSM无位置传感控制系统,在MATLAB/Simulink环境下构建系统仿真模型,并对转子位置辨识精度、电机的动态特性进行了仿真研究。仿真结果表明:EKF的转子位置辨识精度较高,能够实现电机无位置传感器的稳定悬浮运行。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 扩展卡尔曼滤波器 无位置传感 状态方程 位置辨识
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基于磁链辨识的无轴承薄片电机轴向振动抑制策略
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作者 赵玉亮 朱熀秋 +1 位作者 赵祝恒 李发宇 《电机与控制应用》 2018年第1期51-56,68,共7页
为了进一步提高BPMSM的悬浮性能,提出了一种基于磁链辨识的BPMSM轴向振动抑制策略,通过转子磁链的变化来估测转子轴向偏移量,然后将轴向偏移量转化为d轴电流分量参考值i_d~*,通过对i_d~*的调节来改善薄片转子的轴向恢复力,实现对轴向振... 为了进一步提高BPMSM的悬浮性能,提出了一种基于磁链辨识的BPMSM轴向振动抑制策略,通过转子磁链的变化来估测转子轴向偏移量,然后将轴向偏移量转化为d轴电流分量参考值i_d~*,通过对i_d~*的调节来改善薄片转子的轴向恢复力,实现对轴向振动的有效抑制,从而有效改善电机的悬浮性能。试验结果表明:所提出的轴向振动抑制策略能够对薄片转子轴向振动进行有效抑制,提高系统的抗干扰能力,系统的运行性能得到了有效改善。 展开更多
关键词 无轴承永磁薄片电机 轴向干扰 磁链辨识 振动抑制
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