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一种永磁无刷直流电动舵机四象限控制

电工技术学报 2011年第9期26卷 73-79页

作者：谭博马瑞卿刘卫国西北工业大学自动化学院西安710072

分析了无刷直流电机(BLDCM)相电流和转矩的关系,得到了控制相电流就可以控制转矩的结论。在此基础上,提出了一种新型的无刷直流电动舵机四象限控制方法,该方法根据不同的转子位置计算反馈电流,并将反馈电流与给定电流滞环比较得到正/反... 详细信息

分析了无刷直流电机(BLDCM)相电流和转矩的关系,得到了控制相电流就可以控制转矩的结论。在此基础上,提出了一种新型的无刷直流电动舵机四象限控制方法,该方法根据不同的转子位置计算反馈电流,并将反馈电流与给定电流滞环比较得到正/反转信号,通过该信号调节相电流以达到控制转矩的目的。本文还分析了BLDCM的换相转矩脉动,得到电机低速运行时,令2α=αt就可以保持非换相电流不变、消除换相转矩脉动的结论;在此基础上,指出了该四象限控制方法通过对相电流的控制能够减小电机低速换相转矩脉动。仿真和实验验证了该四象限方法能够实时、有效地控制相电流,减小电机低速运行时非换相电流的脉动,同时也能够满足系统的动态性能指标。

关键词：转矩控制四象限 BLDCM 正/反转控制滞环

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飞机全电刹车机电作动系统上电自检测

航空学报 2016年第12期37卷 3832-3842页

作者：相里康马瑞卿西北工业大学自动化学院西安710072

提出了一种飞机全电刹车机电作动(EMA)系统的上电自检测(POST)方法,以保证系统在运行前处于安全工作区域。通过检测,可及时准确地定位和更换故障部件,提高飞机出勤率。在系统运行之前,尽可能在有限的检测次数内全面准确地检测敏感元件,... 详细信息

提出了一种飞机全电刹车机电作动(EMA)系统的上电自检测(POST)方法,以保证系统在运行前处于安全工作区域。通过检测,可及时准确地定位和更换故障部件,提高飞机出勤率。在系统运行之前,尽可能在有限的检测次数内全面准确地检测敏感元件,定位故障部件,避免造成刹车系统的二次伤害。针对逆变器和电机三相绕组组成的驱动回路,利用母线电容放电产生电流,完成检测。检测过程利用电容电压而非电源为逆变器供电,可防止过高的短路电流对电源的冲击,且电容上存储的能量有限,可有效避免短路故障对系统的二次伤害。检测方法在原有电路的基础上并未增加传感器和检测电路,但实现了逆变器功率管以及电机绕组,短路和开路故障的全面检测,且可定位出故障部件和故障原因。该机电作动系统上电自检测方法能够保证在一秒内完成系统全面自检测,经过1 000次正常及带故障试验,故障的误报率和漏报率保持在1‰以下。在现场试验中,系统可抵御飞机复杂的电磁环境(EME),工作性能稳定。通过软件设置不同故障阈值,可方便移植到其他机电作动系统中。

关键词：机电作动系统全电刹车无刷直流电机自检测逆变器定子绕组短路开路

适用于低电压输出的单级式无桥buck-boost PFC变换器

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西北工业大学学报 2015年第5期33卷 757-762页

作者：赵犇马瑞卿西北工业大学自动化学院陕西西安710072

传统的boost型功率因数校正变换器需要额外1级DC-DC变换器才能实现低电压输出,而buck型拓扑由于在电网电压低于输出电压时没有输入电流而导致电流畸变很大,因此buck-boost型拓扑就成为在低电压输出场合实现单级式功率因数校正的优先选... 详细信息

传统的boost型功率因数校正变换器需要额外1级DC-DC变换器才能实现低电压输出,而buck型拓扑由于在电网电压低于输出电压时没有输入电流而导致电流畸变很大,因此buck-boost型拓扑就成为在低电压输出场合实现单级式功率因数校正的优先选择。相较于经典的级联式buckboost功率因数校正变换器,文中所提出的单级式无桥buck-boost拓扑所需的半导体器件数量更少,且导通回路中的功率器件个数也大大减小,从而可以降低导通损耗;加上引入了耦合电感提高了电压衰减率,因此特别适合低电压输出场合;采用了单周期控制作为功率因数校正的控制方法,具有更好的动态性能,而且电路实现中无需乘法器,还可以进一步简化控制电路、降低成本。仿真结果表明,所提的拓扑工作原理可行、结构简单;采用单周期控制实现的功率因数校正功能可靠、电流畸变率低、功率因数高。

关键词：单级式无桥 buck-boost 耦合电感 PFC(power factor correction) OCC(one cycle contr01)

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飞机全电刹车机电系统供电电源余度设计

西北工业大学学报 2018年第1期36卷 110-116页

作者：相里康马瑞卿西北工业大学自动化学院西安710072

提出了一种飞机全电刹车机电系统供电电源余度设计方法,在双有源半桥隔离双向DC-DC变换器的基础上采用PWM加移相控制方法,限制了不同输入电压下变压器漏感电流幅值,从而扩大了输入电压的波动范围。推导了输出增益公式,通过分析不同相位... 详细信息

提出了一种飞机全电刹车机电系统供电电源余度设计方法,在双有源半桥隔离双向DC-DC变换器的基础上采用PWM加移相控制方法,限制了不同输入电压下变压器漏感电流幅值,从而扩大了输入电压的波动范围。推导了输出增益公式,通过分析不同相位差下,一个周期内的漏电流,得出了不同相位差下输出平均功率和漏电流均方根值,并通过对比两者的关系,得出了相位差的最佳调制范围。通过分析该范围内的软开关情况,得出所有开关管,均可实现零电压开通。为了确保电压稳定以及漏电感两端电压平衡,设计了闭环控制方法,通过调节PWM占空比控制输出电压,利用相位差平衡了漏电感两端的电压,可抑制输出功率波动对输出电压的影响。设计了1台28 V/270 V功率1 kW的原理样机,验证了理论分析和计算的正确性。

关键词：全电刹车供电电源余度优化双有源桥双向变换器闭环控制

电压空间矢量控制稀土永磁同步电动机变频调速研究

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西北工业大学学报 1996年第1期14卷 67-72页

作者：马瑞卿吴斌韩英桃西北工业大学

提出一种多边形磁链轨迹作图法；导出周期开关状态表；用变频定宽调制法进行电压、频率同步平滑调节；由８０３１单片机实现电压空间矢量顺序控制；最后推出ＰＷＭ线电压谐波计算公式及相应数据．

关键词：电压空间矢量永磁电机同步电动机变频调速

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无刷直流电机转速伺服系统反步高阶滑模控制

控制与决策 2016年第6期31卷 961-968页

作者：张庆超马瑞卿西北工业大学自动化学院西安710072

针对无刷直流电机转速伺服系统高性能非线性鲁棒控制,提出一种新型的多滑模反步高阶滑模非线性控制方法.在控制律设计的每一步都引入二阶滑模Super-Twisting算法,无需计算变量导数,消除了滑模抖振,并在第1级子系统虚拟控制律设计中提出... 详细信息

针对无刷直流电机转速伺服系统高性能非线性鲁棒控制,提出一种新型的多滑模反步高阶滑模非线性控制方法.在控制律设计的每一步都引入二阶滑模Super-Twisting算法,无需计算变量导数,消除了滑模抖振,并在第1级子系统虚拟控制律设计中提出一种改进的二阶滑模Super-Twisting算法.与传统双闭环PI控制相比,能够令系统的动静态性能更好,转矩脉动更小,鲁棒性更强;与标准Super-Twisting算法相比,进一步提高了系统对阶跃负载扰动的抑制能力.最后通过仿真分析表明了所提出方法的有效性.

关键词：无刷直流电机高阶滑模控制反步控制非线性控制鲁棒性

基于霍尔位置信号的无刷直流电机电磁转矩观测

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电工技术学报 2015年第10期30卷 187-195页

作者：张庆超马瑞卿张震骆光照西北工业大学自动化学院西安710172

针对无刷直流电机,在分析反电动势波形函数与霍尔位置信号关系的基础上,提出了一种新颖的电磁转矩观测方法,解决了无连续转子位置信息条件下转矩大小及符号的正负观测问题。与传统方法相比,本文所提方法只需离散的霍尔位置信号,无需连... 详细信息

针对无刷直流电机,在分析反电动势波形函数与霍尔位置信号关系的基础上,提出了一种新颖的电磁转矩观测方法,解决了无连续转子位置信息条件下转矩大小及符号的正负观测问题。与传统方法相比,本文所提方法只需离散的霍尔位置信号,无需连续的转子位置信息及反电动势波形。实验表明,在电机稳态运行、正/反转切换的过渡过程中,该方法都能够有效地计算出转矩的大小与符号的正负,可用于无刷直流电机的直接转矩控制。

关键词：无刷直流电机霍尔位置信号反电动势转矩观测

稀土永磁无刷直流电动机绕组嵌放对磁势的影响

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中国电机工程学报 2010年第9期30卷 86-91页

作者：罗玲刘卫国窦满峰马瑞卿解恩西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽... 详细信息

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽和隔槽嵌放方式的磁势进行了理论分析,结果表明,在磁路饱和的情况下,单绕组工作时同槽嵌放电枢磁势的去磁作用小,而双绕组工作时,隔槽嵌放的电枢磁势去磁作用小;同槽嵌放更适用于冷备份余度模式,隔槽嵌放则宜于热备份余度模式。对电枢磁场、空载磁场、负载磁场和机械特性进行了有限元仿真计算,并对隔槽嵌放样机的机械特性进行了测试,仿真和测试结果验证了理论分析的正确性。

关键词：永磁无刷直流电动机双绕组:磁势有限元方法

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永磁同步电机初始位置辨识方法的研究与发展

航空学报 2023年

作者：马瑞卿陈鹏西北工业大学自动化学院

随着飞机电气化进程的不断推进，永磁同步电机因为优异的性能被广泛的应用于机上各种电驱动系统。而在电机矢量控制的诸多技术中，精确的转子初始位置辨识对其平稳起动与最大转矩运行意义重大。本文在对各种初始位置辨识方法进行分析和... 详细信息

随着飞机电气化进程的不断推进，永磁同步电机因为优异的性能被广泛的应用于机上各种电驱动系统。而在电机矢量控制的诸多技术中，精确的转子初始位置辨识对其平稳起动与最大转矩运行意义重大。本文在对各种初始位置辨识方法进行分析和归纳后，从有位置传感器与无位置传感器两个方向，对永磁同步电机初始位置辨识方法进行了全面综述。首先，把有位置传感器的初始位置辨识方法总结为转子静止型与转子微动型两种，比较了各种有位置传感器辨识方法的异同点；然后，根据注入信号是否连续，将无位置传感器的转子初始位置辨识方法划分为高频电压注入法和脉冲电压注入法两大类，并选择脉振高频电压注入法对转子初始位置辨识效果进行了验证；最后，对永磁同步电机初始位置辨识方法的发展趋势进行了展望。

关键词：永磁同步电机初始位置辨识高频电压注入法脉冲电压注入法