摘要：作为工业生产与日常生活的常见设备,永磁同步电机的故障诊断研究具有十分重要的意义。以永磁同步电机的匝间短路、退磁、轴承故障为诊断目标,提出一种新型的多传感器特征融合网络(MSFFN),结合多传感器融合技术与卷积神经网络实现永磁同步电机的可靠故障诊断。网络采用2个带有残差模块的卷积神经网络,对输入的电流信号与振动信号并行提取隐藏特征,并设计一种中间特征融合模块(IFFM)有效融合电流和振动的各层隐藏特征,IFFM基于注意力机制对网络中的电流特征与振动特征进行筛选,自适应关注不同信号的内在相关特征,以实现更好的诊断效果。搭建了故障样机测试平台进行数据采集与实验验证,实验结果表明,提出方法具有更高的诊断准确率,同时在叠加了强噪声的条件下,具备更强的抗干扰能力。

摘要：针对永磁同步电机有限集直接转矩模型预测代价函数中权重系数不易设计的问题,提出了模糊控制调节权重系数的新方法。传统代价函数中权重系数为固定数值时,根据电机的磁链、转矩和d-q轴电流的特点,得到电机磁链与i_(d)、转矩与i_(q)变化的相关性。结合模糊控制理论,给出了转矩预测中转矩和磁链作为控制目标时,权重系数的设计规则。通过定子的d-q轴电流作为模糊控制的输入量调整权重系数,省去了实验逐步调试权重因子的过程。仿真和实验结果表明,与采用常规代价函数和无权重系数的代价函数相比,模糊调节权重系数的代价函数有效地抑制了转矩和磁链脉动,综合稳态误差更小,实现了两个控制目标的合理权衡。

摘要：有限集模型预测控制(FCS-MPC)在内置式永磁同步电机驱动系统中应用越来越多,但在无位置传感器运行场合仍存在依赖参数、传统位置观测方法不易实现等问题。为此,提出一种无位置传感器自适应集总电动势模型预测控制(SALE-MPC)方案,利用FCS-MPC不使用调制器的离散开关控制产生的固有激励,实现永磁同步电机包括零速在内宽速度范围的位置观测以及初始极性判断。提出的自适应集总电动势预测模型无需电机参数,降低了系统参数敏感性。而FCS-MPC固有激励的利用替代了传统高频信号注入,对基本控制的干扰小,且无需复杂的信号处理和滤波器设计。理论分析和实验结果均证明了该方法的有效性。

摘要：传统型混合式步进电机(HSM)采用轴向永磁磁路结构,环形永磁体放置在转子上,其截面积受转子铁心内、外径的限制,磁钢用量有限;其转子常采用多段式以缩短磁路,解决永磁磁通沿轴向衰减问题,但转子分段的增加导致转子有效铁心占比的减小,限制了电机的转矩密度,且轴向长度的增加在电机安装尺寸受限的情况下并不适用。本文提出了一种两相单极内嵌式HSM,转子铁心轴向分两段,错开半个齿距,每段内嵌两个半圆瓦片形径向充磁同极性永磁体。该结构永磁体不额外占用轴向空间,且磁通沿轴向衰减较小,从而减小了电机体积,提高了转矩密度。本文首先介绍了单极内嵌式HSM的电机结构及工作原理;其次,为了与传统HSM作对比,采用传统57型HSM结构参数,基于三维有限元设计了相同体积的单极内嵌式HSM样机电磁方案,仿真分析了其空载磁场和气隙磁密分布,对比分析了两种电机的稳态运行性能,仿真结果表明,与相同尺寸的传统型HSM相比,单极内嵌式HSM的额定保持转矩和输出转矩均大于传统型HSM。

摘要：提出一种定子双套绕组机械180°圆周连续分布的三相双余度永磁电机拓扑结构,共用同一个转子,构成两个互为热备份的子电机,并可对子电机进行单独控制。建立基于Ansoft/Maxwell的有限元仿真模型,将该电机与常用的双绕组机械360°隔齿分布结构进行对比分析,比较研究了两种结构下的空载反电势、电感参数及稳态负载运行性能;此外搭建基于Simplorer-Maxwel的双余度控制系统的场路耦合仿真模型,分析该电机在3种故障模式下的转矩补偿性能。分析结果表明,双绕组机械180°圆周连续分布的三相双余度永磁电机具有更高的功率密度和良好的容错性能。

摘要：采用硬件编程语言(VerilogHDL)产生调速所需的PWM波形;利用数字PID算法,通过检测无刷直流电动机的三相霍尔信号,实现三相6状态运行和速度检测。系统由一片FPGA芯片实现;充分利用FPGA强大的逻辑运算能力,降低了系统的成本。实验结果表明,利用FPGA实现无刷电动机闭环控制可以很方便地用到其他电动机的控制中。

摘要：介绍了自激换流低速磁阻电动机的结构及换流原理;提出了该种电机的基于SPWM和SVPWM变频调速的控制方案;在M ATLAB下建立了电机控制系统的仿真模型。通过仿真试验,比较了各控制方案,提出电机的超前导通角概念,从时间上补偿空间负载角,有效减少了输出电流,从而为该种电机系统的设计与控制提出了新思路。

摘要：针对传统的单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)以软件方式实现的控制系统普遍存在速度慢、稳定性差等问题,以实现全数字电机控制器的集成化为背景,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)硬件设计方案,并结合EDA模块化的设计方法和Verilog HDL硬件描述语言,在一片FPGA芯片中得到了验证和实现;采用"top-down"设计思想,对系统按功能划分模块进行了设计;首先对各功能模块进行了设计、仿真、验证,然后将整个系统组合起来进行了仿真、验证,最后利用FPGA进行了硬件验证;在此基础上,完成了异步电机SVPWM调制方式的V/F开环变频调速系统的实验。研究结果表明,该系统稳定性高、占用资源少、复用性高,在实时性、灵活性等方面有着MCU、DSP无法比拟的优越性,为设计高性能的电机控制专用芯片奠定了基础。

摘要：针对增量式光电编码器在永磁同步电机工作中存在的初始定位问题,提出了使用低频旋转电压信号注入法,通过检测注入信号作用下电机转子发生微小转动的时刻,确定转子初始位置的方法。通过详细分析永磁同步电机在低频旋转电压信号下的位置变化及其原理,论述了该方法的可行性。在此基础上,基于dspace半实物仿真实验平台设计了实验方案并构建实验系统。实验结果表明,该方法能够获得准确的电机转子初始位置,实现电机的快速起动。

摘要：为了改善同步磁阻电机存在的转矩密度低、效率低等问题,课题组设计了一种10极12槽的永磁辅助同步磁阻电机。定子采用隔齿绕分数槽集中绕组,减小了相间耦合,增大了绕组自感,从而提高了电机的容错能力;此外,通过永磁辅助,增大电机的交直轴电感差,提高了电机的转矩密度;针对样机转矩脉动较大的问题,采用转子不对称磁障结构与定子斜槽的改进方法进行优化。仿真结果表明优化后电机的转矩脉动从32.0%减小到15.0%,表明课题组设计方案和优化方法具有可行性。