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悬浮绕组直流励磁型无轴承磁通切换电机转矩与悬浮力直接控制

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电源学报 2022年

作者：周祎豪周扬忠张竞黄郑凯福建省新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学)

本文针对悬浮绕组直流励磁型双绕组12/10极U型定子铁芯无轴承磁通切换电机（Bearingless Flux Switching Permanent Magnet Motor，BFSPMM ）提出了一种直接控制策略。首先分析了转子偏心对电机数学模型的影响，并构建了偏心情况下的双... 详细信息

本文针对悬浮绕组直流励磁型双绕组12/10极U型定子铁芯无轴承磁通切换电机（Bearingless Flux Switching Permanent Magnet Motor，BFSPMM ）提出了一种直接控制策略。首先分析了转子偏心对电机数学模型的影响，并构建了偏心情况下的双绕组BFSPMM数学模型。然后根据机电能量转换原理推导了双绕组无轴承磁通切换电机的转矩数学模型，并构建基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直接转矩控制。最后运用虚位移法得到悬浮力数学模型，通过SVPWM合成的电压矢量对悬浮绕组磁链的进行精确控制，实现对悬浮力的直接控制。实验结果表明转子可以稳定悬浮，且悬浮力与转矩可以独立控制，系统具有良好的动静态特性。

关键词：无轴承磁通切换电机悬浮绕组直流励磁空间矢量脉宽调制直接转矩控制直接悬浮力控制

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混合励磁型无轴承磁通切换电机损耗最小控制

电机与控制学报 2023年第9期27卷 53-62页

作者：何佳佳周扬忠福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室福建福州350108

混合励磁型无轴承磁通切换电机(BFSHEM)的电枢绕组需要同时流过转矩电流和悬浮电流,通常有着较大的绕组发热量及系统损耗量,制约着电机效率的进一步提升。针对上述问题,以12槽/10极BFSHEM为研究对象,通过合理分配电枢电流和励磁电流的占... 详细信息

混合励磁型无轴承磁通切换电机(BFSHEM)的电枢绕组需要同时流过转矩电流和悬浮电流,通常有着较大的绕组发热量及系统损耗量,制约着电机效率的进一步提升。针对上述问题,以12槽/10极BFSHEM为研究对象,通过合理分配电枢电流和励磁电流的占比,构建BFSHEM损耗最小控制策略以实现电机系统的总损耗最小。首先利用有限元仿真分析电机的铜耗及铁耗,从而确定影响电机损耗的可控电磁变量。由于影响BFSHEM铁耗的电磁变量较多,且各变量间耦合较强,鉴于现有铁耗模型难以兼顾BFSHEM铁耗计算的精度与速度要求,提出利用BP神经网络拟合出铁耗与各电磁变量的响应模型,之后使用广义模式直接搜索算法在线求解BFSHEM损耗模型的最优解,最后通过BFSHEM控制系统输出能够实现电机最小损耗的最优电流分配值。仿真及实验结果表明,BFSHEM损耗最小控制能够有效减少电机总损耗,减轻电枢绕组散热压力,提升电机输出效率,具有良好的应用前景。

关键词：混合励磁无轴承磁通切换电机损耗最小控制 BP神经网络铁耗模型广义模式搜寻

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单绕组无轴承磁通切换电机转子空间位置估计及其无传感器复合控制

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中国电机工程学报 2021年第13期41卷 4666-4678页

作者：陈垚周扬忠张竞黄政凯福建省新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学) 福建省福州市350112

已有关于单绕组无轴承电机的无传感器技术仅对转子切向位置或径向位移的其中一项进行研究,未能同时实现转子空间位置(切向位置和径向位移)的估计。对此,针对无轴承磁通切换电机(bearingless flux-switching permanent magnet machines,B... 详细信息

已有关于单绕组无轴承电机的无传感器技术仅对转子切向位置或径向位移的其中一项进行研究,未能同时实现转子空间位置(切向位置和径向位移)的估计。对此,针对无轴承磁通切换电机(bearingless flux-switching permanent magnet machines,BFSPMM)提出一种转子空间位置估计方法及其无传感器复合控制策略。首先,构造含有转子空间位置信息的磁链函数,分别推导出仅关于转子切向位置信息的转矩平面磁链函数和包含转子径向位移信息的空间对称绕组偏差磁链函数。然后,基于磁链函数提取出转子空间位置信息,将所估计的信息代替传感器检测信号,通过无传感器复合控制策略,实现BFSPMM无空间位置传感器控制,并进行稳定性分析。最后,实验验证了所提方法的有效性。

关键词：无轴承磁通切换电机转子空间位置无传感器控制磁链函数偏差磁链

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无轴承磁通切换电机转矩及悬浮力解析计算

微特电机 2019年第2期47卷 1-7页

作者：郑梦飞周扬忠福州大学福州350108

传统无轴承磁通切换电机一般采用有限元分析与等效磁网络分析方法,无法得到气隙磁密解析表达式,存在计算时间长模型构建复杂,对电机参数敏感等缺陷。借助电机气隙分析方法中常见的许-克变换法,利用许-克变换过程中保持共形特性,推导气... 详细信息

传统无轴承磁通切换电机一般采用有限元分析与等效磁网络分析方法,无法得到气隙磁密解析表达式,存在计算时间长模型构建复杂,对电机参数敏感等缺陷。借助电机气隙分析方法中常见的许-克变换法,利用许-克变换过程中保持共形特性,推导气隙磁导分布,得到气隙磁密解析表达式,进而构建转矩与悬浮力数学模型。有限元分析结果验证了该构建模型的正确性。

关键词：六相单绕组无轴承磁通切换电机双凸极气隙共形映射许-克变换

双绕组无轴承磁通切换电机转子径向悬浮滑模控制研究

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微特电机 2021年第4期49卷 34-39页

作者：张竞周扬忠黄政凯福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室福州350108

双绕组无轴承磁通切换电机转子径向悬浮控制系统,通常采用PI控制器,但该控制器存在受电机参数影响大、抗干扰能力弱等影响转子悬浮性能的问题。提出了一种基于滑模变结构控制思想的转子径向悬浮控制方法。该方法在转子动力学模型以及悬... 详细信息

双绕组无轴承磁通切换电机转子径向悬浮控制系统,通常采用PI控制器,但该控制器存在受电机参数影响大、抗干扰能力弱等影响转子悬浮性能的问题。提出了一种基于滑模变结构控制思想的转子径向悬浮控制方法。该方法在转子动力学模型以及悬浮系统状态方程基础上,构建径向悬浮滑模控制器代替传统的PI控制器,提高转子径向悬浮系统的稳定性。基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了该控制策略的有效性。

关键词：无轴承磁通切换电机双绕组结构滑模变结构控制转子径向悬浮

六相单绕组无轴承磁通切换电机转矩及悬浮力直接控制

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微特电机 2021年第2期49卷 1-6页

作者：黄政凯周扬忠吴鑫陈垚福州大学福建省新能源发电与电能变换重点实验室福州350108

六相单绕组无轴承磁通切换电机利用一套绕组实现电机转子悬浮旋转,但是采用传统的电流闭环控制策略存在滞后性。研究一种利用逆变器电压矢量直接控制转矩及悬浮力的方法。该方法在机电能量转换平面控制定子磁链,实现转矩和悬浮力直接控... 详细信息

六相单绕组无轴承磁通切换电机利用一套绕组实现电机转子悬浮旋转,但是采用传统的电流闭环控制策略存在滞后性。研究一种利用逆变器电压矢量直接控制转矩及悬浮力的方法。该方法在机电能量转换平面控制定子磁链,实现转矩和悬浮力直接控制。仿真模型验证了该控制策略的有效性。

关键词：无轴承磁通切换电机单绕组结构电压矢量直接悬浮力控制直接转矩控制