无轴承开关磁阻电机转子质量偏心补偿控制 被引量：15

1

作者 张倩影 邓智泉 杨艳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第21期128-134,共7页

由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动... 由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动控制原理,设计基于最小均方(least-mean-square,LMS)算法的自适应凹陷滤波器,将其加入到无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor,BSRM)系统中,利用Matlab/Simulink对该振动控制方法进行仿真研究,最后在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于LMS算法的自适应凹陷滤波器能够在不同的电机转速条件下有效补偿转子的同频振动位移,抑制转子偏心振动,提高转子悬浮精度。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 转子质量偏心 振动 自适应滤波器 最小均方算法

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磁悬浮开关磁阻电机径向位置解耦及仿真研究 被引量：8

2

作者 刘羡飞 孙玉坤 +1 位作者 王德明 郭晓丽 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1527-1530,共4页

在深入分析磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)径向力模型的基础上,针对BSRM径向位置两自由度上的相互耦合情况,采用反馈线性化方法进行了动态解耦,设计了解耦算法,并对解耦后的线性子系统进行了闭环设计。在Matlab7.0/Simulink环境下进行了整个... 在深入分析磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)径向力模型的基础上,针对BSRM径向位置两自由度上的相互耦合情况,采用反馈线性化方法进行了动态解耦,设计了解耦算法,并对解耦后的线性子系统进行了闭环设计。在Matlab7.0/Simulink环境下进行了整个径向位置控制系统的仿真建模。仿真结果显示,反馈线性化解耦可保证BSRM在径向两自由度上实现独立控制,且闭环系统具有良好的动、静态性能。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻电机(bsrm) 径向位置 反馈线性化 解耦

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磁悬浮开关磁阻电机直接逆/修正逆全域解耦控制 被引量：8

3

作者 朱志莹 孙玉坤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第33期5902-5909,共8页

针对磁悬浮开关磁阻电机模型强耦合、非线性和不完全可逆问题,论文研究了一种基于直接逆/修正逆的磁悬浮开关磁阻电机全域解耦控制方法。该方法通过对电机模型的可逆性分析,将工作区域划分为可逆域和不可逆域;然后在可逆域构造直接逆模... 针对磁悬浮开关磁阻电机模型强耦合、非线性和不完全可逆问题,论文研究了一种基于直接逆/修正逆的磁悬浮开关磁阻电机全域解耦控制方法。该方法通过对电机模型的可逆性分析,将工作区域划分为可逆域和不可逆域;然后在可逆域构造直接逆模型,而在不可逆域则通过选取和修正反馈变量,构造出满足可逆条件的修正逆模型,进而将直接逆和修正逆模型串联与磁悬浮开关磁阻电机之前,将其解耦成2个位移子系统和1个速度子系统。在此基础上,对解耦后的位移、速度子系统进行闭环综合,以提高系统的控制性能。最后,通过试验对所提算法在可逆域和不可逆域的可行性进行了验证,结果表明所提算法可以实现电机全域内的高性能解耦控制,且控制系统具有较好的悬浮、调速性能。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻电机 直接逆 修正逆 解耦控制

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两类多自由度开关磁阻电机原理与控制的类比 被引量：5

4

作者 曹鑫 陈化腾 邓智泉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期171-180,共10页

多自由度(Multi-degree-of-freedom,MDOF)开关磁阻电机(Switched reluctance motor,SRM)中的电磁力具有多维分布特征,对其建模和主动控制可实现该类电机的多自由度运行。无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM... 多自由度(Multi-degree-of-freedom,MDOF)开关磁阻电机(Switched reluctance motor,SRM)中的电磁力具有多维分布特征,对其建模和主动控制可实现该类电机的多自由度运行。无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)和直线旋转开关磁阻电机(Linear-rotary switched reluctance motor,LRSRM)均具有多自由度运动控制的特点,其电磁力的分布规律、建模方法和控制策略具有一定的相似性。通过对比这两类多自由度开关磁阻电机工作原理的相似性,将前期BSRM数学模型和控制方法的研究成果进一步应用于LRSRM中,实现了LRSRM的准确建模和高性能控制,为推动和加速LRSRM的研究提供参考,以期进一步完善多自由度开关磁阻电机的研究理论体系。 展开更多

关键词 多自由度开关磁阻电机 无轴承开关磁阻电机 直线旋转开关磁阻电机 数学模型 控制方法

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基于定转子开窗的混合励磁双定子BSRM振动抑制 被引量：2

5

作者 项倩雯 彭振德 +2 位作者 欧钰 孙玉坤 袁野 《电机与控制应用》 2023年第7期43-50,共8页

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于容错性高、损耗小、效率高等优点在工业领域已得到广泛应用,但电机运行时振动会限制其在某些领域的应用。以混合励磁双定子BSRM为研究对象引入一种在定转子齿部开窗的方法,通过改变外定子或转子铁心磁阻大... 无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于容错性高、损耗小、效率高等优点在工业领域已得到广泛应用,但电机运行时振动会限制其在某些领域的应用。以混合励磁双定子BSRM为研究对象引入一种在定转子齿部开窗的方法,通过改变外定子或转子铁心磁阻大小,可以减小气隙中的磁密大小,达到减小电磁振动的目的。采用电磁有限元法与正交试验法优化窗口的位置和尺寸,验证转子开窗对外定子径向力和转矩的影响,最后通过模态叠加法验证转子开窗对振动响应的影响。结果表明,该方法对混合励磁双定子BSRM电磁振动有较好的抑制效果但对电机转矩有一定影响。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 电磁振动 定转子开窗 磁阻 磁密

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混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机悬浮特性分析 被引量：2

6

作者 袁野 孙玉坤 +1 位作者 丁世宏 杨帆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期789-797,共9页

单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成... 单绕组磁悬浮开关磁阻电机可以实现全功率转矩和转矩/悬浮两种模式运行,具有转矩系统与悬浮系统高度集成的独特优势,但存在悬浮力输出范围有限的弊端。针对上述问题,该文将单绕组磁悬浮开关磁阻电机模块设计,与直流磁悬浮轴承一体化集成,形成混合单绕组磁悬浮开关磁阻电机(hybrid single winding bearingless switched reluctance motor,HSWBSRM)。进一步将HSWBSRM宽支承系统的定子凸极与转子凸极设计为宽齿-窄齿互相配合形式,引入轴向充磁永磁体提供产生悬浮力的偏置磁场,提高悬浮力输出能力,降低了系统的体积与悬浮功耗。该文首先阐明混合单绕组磁悬浮电机结构与运行原理,并揭示设计约束条件。针对典型实验样机参数,构建三维有限元分析模型,着重围绕宽支承系统偏置、主动悬浮特性以及单绕组系统转矩/悬浮特性开展深入分析。最后,在探明宽支承系统与单绕组系统耦合特性的基础上,提出相应控制策略并构建控制系统,验证HSWBSRM悬浮机理的可行性与有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻电机 飞轮电池 单绕组 有限元分析 控制策略

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一种12/8极单绕组BSRMWR的转矩脉动控制策略 被引量：2

7

作者 邹王钰 杨艳 +1 位作者 刘泽远 刘程子 《微特电机》 2020年第2期47-50,54,共5页

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于其定、转子的双凸结构和脉冲式的电源供电方式,存在转矩脉动较大的问题,选择合适的开通角与关断角有望改善其转矩性能。针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机(BSRMWR),提出了一种改善型控制算法。该算法通过分... 无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于其定、转子的双凸结构和脉冲式的电源供电方式,存在转矩脉动较大的问题,选择合适的开通角与关断角有望改善其转矩性能。针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机(BSRMWR),提出了一种改善型控制算法。该算法通过分析换相时的绕组上升与下降电流,在保证悬浮力跟踪良好的前提下,调节换相时的开通角与关断角,以达到抑制其转矩脉动的目的。基于该电机磁阻的双相导通原理,建立转矩和悬浮力的数学模型,分析了该控制策略的基本原理,给出了其参数计算方法。仿真结果验证了该控制算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 宽转子结构无轴承开关磁阻电机 转矩脉动 悬浮力跟踪 角度优化

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新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机基础研究 被引量：3

8

作者 孙玉坤 殷生晶 +2 位作者 袁野 荣旺 黄永红 《电机与控制应用》 2018年第10期46-52,共7页

为了实现磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)转矩和悬浮力的自然解耦,提出了一种新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机(HEBSRM)。新型HEBSRM由12/14极BSRM、环形永磁体和径向磁轴承三部分组成。12/14极BSRM的转矩极和悬浮极之间嵌有隔磁环,使转矩磁通... 为了实现磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)转矩和悬浮力的自然解耦,提出了一种新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机(HEBSRM)。新型HEBSRM由12/14极BSRM、环形永磁体和径向磁轴承三部分组成。12/14极BSRM的转矩极和悬浮极之间嵌有隔磁环,使转矩磁通路径完全独立于悬浮磁通路径,从而在结构上实现转矩与悬浮力解耦。此外,详细推导了电机径向悬浮力的数学模型,并且通过有限元分析验证了新型HEBSRM结构的合理性。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻电机 永磁体 解耦

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无轴承开关磁阻电机缺相运行的控制方法 被引量：3

9

作者 邓旭 邓智泉 +2 位作者 曹鑫 赵丽丹 钱婷 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期140-147,共8页

基于开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)固有的容错性能,研究无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)在缺相运行时的转矩、悬浮力协调控制方法。首先建立BSRM在缺相运行时的数学模型,分析其转矩分... 基于开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)固有的容错性能,研究无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)在缺相运行时的转矩、悬浮力协调控制方法。首先建立BSRM在缺相运行时的数学模型,分析其转矩分布特性,研究缺相运行时的转矩补偿方法。通过延长导通相开通区间,保证了无轴承电机在缺相运行时悬浮力产生的连续性。同时,为减小由于悬浮力补偿而产生的负转矩,提出了负转矩区主、悬浮绕组电流的优化控制方法。采用有限元法仿真说明所提缺相控制算法的正确性,并通过实验验证了该方法在BSRM缺相运行时具有良好的控制性能。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 缺相 悬浮力补偿 提前开通 电流优化

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12／14混合定子磁悬浮开关磁阻电机磁链特性及磁链建模研究 被引量：3

10

作者 祖层 孙玉坤 陈凯峰 《电测与仪表》 北大核心 2014年第17期42-48,共7页

12/14混合定子磁悬浮开关磁阻电机(HSBSRM)的磁链是计算电磁转矩和径向悬浮力的基础,是实现电机稳定旋转和悬浮的前提。针对常规解析法建立的12/14HSBSRM磁链模型的局限性,提出了基于贝叶斯证据框架最小二乘支持向量机(LS-SVM)的磁链建... 12/14混合定子磁悬浮开关磁阻电机(HSBSRM)的磁链是计算电磁转矩和径向悬浮力的基础,是实现电机稳定旋转和悬浮的前提。针对常规解析法建立的12/14HSBSRM磁链模型的局限性,提出了基于贝叶斯证据框架最小二乘支持向量机(LS-SVM)的磁链建模方法。通过有限元法分析了HSBSRM悬浮绕组与转矩绕组磁链的耦合关系、悬浮绕组间磁链耦合关系绕组磁链与径向位移关系、悬浮绕组磁链与转子位置角关系,建立了基于贝叶斯证据框架LSSVM的磁链模型,仿真结果表明所提方法能够快速准确的建立磁链模型。 展开更多

关键词 混合定子 磁悬浮开关磁阻电机 磁链 有限元 贝叶斯证据框架 最小二乘支持向量机

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基于等效磁网络法的混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机建模研究 被引量：1

11

作者 张志友 项倩雯 +1 位作者 孙玉坤 袁野 《电机与控制应用》 2022年第3期40-47,共8页

提出了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)的等效磁网络模型,此模型可以分析电机悬浮和转矩绕组的磁链、电感及悬浮力和转矩等静态特性。等效磁网络法(EMN)不仅能保证一定的精度,而且比有限元法(FEM)节省时间。基于一种24/16/... 提出了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)的等效磁网络模型,此模型可以分析电机悬浮和转矩绕组的磁链、电感及悬浮力和转矩等静态特性。等效磁网络法(EMN)不仅能保证一定的精度,而且比有限元法(FEM)节省时间。基于一种24/16/8极混合励磁双定子BSRM建立EMN模型,推算出电机定转子齿部、轭部以及气隙磁导的计算公式。建立矩阵方程,求解出各部分的磁通密度,进而求出悬浮和转矩绕组的磁链、电感以及悬浮力和转矩特性,和FEM求解的结果进行对比。可以发现EMN模型求解出的电磁特性和FEM分析的结果吻合效果很好,进一步证明了所建模型的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻电机 混合励磁 等效磁网络 有限元法 气隙分割

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双凸定子极无轴承开关磁阻电机数学模型 被引量：1

12

作者 杨艳 吴旭 李鹏 《微特电机》 北大核心 2017年第4期34-38,共5页

双凸定子极无轴承开关磁阻电机可实现悬浮力和转矩的解耦,控制简单,具有应用优势。但该结构电机在悬浮绕组与转矩绕组同时导通时,非导通相齿极中存在较大的磁通,该磁通不可忽略,磁通分布较为复杂,给数学模型的建立带来了困难。根据电机... 双凸定子极无轴承开关磁阻电机可实现悬浮力和转矩的解耦,控制简单,具有应用优势。但该结构电机在悬浮绕组与转矩绕组同时导通时,非导通相齿极中存在较大的磁通,该磁通不可忽略,磁通分布较为复杂,给数学模型的建立带来了困难。根据电机的磁通分布建立了等效磁路图,依据虚位移法推导了悬浮力数学表达式。同时根据电机转矩与悬浮力之间的解耦特性,给出了电机转矩公式。为了验证所提数学模型的合理性,进行了有限元仿真验证,结果表明数学模型与仿真值具有较好的一致性。 展开更多

关键词 双凸定子极 无轴承开关磁阻电机 悬浮力 转矩 数学模型

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磁悬浮开关磁阻电机二阶滑模直接悬浮力控制 被引量：1

13

作者 林文威 孙玉坤 袁野 《微特电机》 2019年第12期40-46,共7页

为解决单绕组磁悬浮开关磁阻电机的转矩和悬浮力脉动、转子中心位置偏移问题,研究直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制。鉴于电机的单绕组运行方式,采用五电平功率变换器,结合麦克斯韦应力和机电能量转换原理,推导出磁链、电压、转矩和悬... 为解决单绕组磁悬浮开关磁阻电机的转矩和悬浮力脉动、转子中心位置偏移问题,研究直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制。鉴于电机的单绕组运行方式,采用五电平功率变换器,结合麦克斯韦应力和机电能量转换原理,推导出磁链、电压、转矩和悬浮力的直接数值解析模型,构建分电压输入模块,实现转矩与悬浮力解耦控制。引入位移高阶导数项,构造适用于二阶系统的超螺旋算法,基于该算法设计转子位移控制器。样机控制系统仿真结果表明,直接转矩与二阶滑模直接悬浮力控制能有效减小系统抖振,实现转子高精度悬浮,提高动态悬浮性能,具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 单绕组 磁悬浮开关磁阻电机 直接转矩 直接悬浮力控制 超螺旋算法 二阶滑模

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混合外转子磁悬浮开关磁阻电机的电磁分析 被引量：1

14

作者 孙玉坤 陈碧骅 袁野 《信息技术》 2017年第3期81-84,共4页

为了解决飞轮储能支撑系统体积庞大以及功率损耗大的影响,提出了一种转子由8个凸极和圆盘轴向叠加而成的12/8极混合外转子结构磁悬浮开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)。该电机的特征是转子直驱飞轮,提高了装... 为了解决飞轮储能支撑系统体积庞大以及功率损耗大的影响,提出了一种转子由8个凸极和圆盘轴向叠加而成的12/8极混合外转子结构磁悬浮开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)。该电机的特征是转子直驱飞轮,提高了装置的紧密度并且圆盘提供了悬浮力。文中详细介绍了该电机的悬浮机理和发电原理。结合ANSOFT三维有限元仿真,分析该电机的电磁特性以及转矩、悬浮力特性,结果表明:该飞轮电机具有悬浮力承载力强、易于控制、耦合小等优点。 展开更多

关键词 磁悬浮开关磁阻发电机 混合外转子 悬浮力 有限元仿真

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单绕组磁悬浮开关磁阻电机转矩/悬浮力控制策略

15

作者 史建平 杜立 张建生 《电气传动》 北大核心 2018年第11期3-8,共6页

通过分析单绕组磁悬浮开关磁阻电机的结构和运行机理,针对电机悬浮力和转矩存在非线性、耦合的问题,提出了一种电机在高速旋转状态下平均转矩和平均悬浮力控制策略。通过引入超前角,推导出单绕组磁悬浮开关磁阻电机的平均转矩、平均悬... 通过分析单绕组磁悬浮开关磁阻电机的结构和运行机理,针对电机悬浮力和转矩存在非线性、耦合的问题,提出了一种电机在高速旋转状态下平均转矩和平均悬浮力控制策略。通过引入超前角,推导出单绕组磁悬浮开关磁阻电机的平均转矩、平均悬浮力的数学模型。考虑到磁饱和与单绕组磁悬浮开关磁阻电机的绕组特性,采用总电流限流的控制方法,利用平均转矩和平均悬浮力数学模型设计控制流程图,计算超前角、悬浮电流和转矩电流。仿真结果表明:系统运行具有良好的稳态特性,同时转子径向位置具有良好的动态反应特性。 展开更多

关键词 单绕组 磁悬浮开关磁阻电机 平均悬浮力 平均转矩 控制策略

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6/4极无轴承开关磁阻电机悬浮控制原理与实现

16

作者 缪伟 曹鑫 +1 位作者 刘晨昊 邓智泉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期347-358,共12页

针对12/8极无轴承开关磁阻电机(BSRM)换相频率高、定子绕组多、所需功率器件多的缺点,研究了换相频率和绕组数目均减少一半的6/4极BSRM。为确保6/4极BSRM的稳定悬浮,提出一种基于绕组电流双相导通的转矩和径向悬浮力协调控制方法。分析... 针对12/8极无轴承开关磁阻电机(BSRM)换相频率高、定子绕组多、所需功率器件多的缺点,研究了换相频率和绕组数目均减少一半的6/4极BSRM。为确保6/4极BSRM的稳定悬浮,提出一种基于绕组电流双相导通的转矩和径向悬浮力协调控制方法。分析了悬浮控制机理,提出了考虑双相耦合的悬浮力分配策略。通过MATLAB/Simulink建模仿真和样机实验,实现了电机在转速闭环控制时的径向稳定悬浮,验证了理论分析的正确性和控制方法的可行性。 展开更多

关键词 6/4极无轴承开关磁阻电机 双相导通 转矩 径向悬浮力 协调控制

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