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基于电感特性的磁阻式球形电机无传感器位置检测

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传感器与微系统 2024年第1期43卷 162-164,168页

作者：嘉奖王群京鞠鲁峰许家紫安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 高节能电机及其控制技术国家地方联合实验室安徽大学安徽合肥230601 工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽大学安徽合肥230601 工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽大学安徽合肥230601

球形电机的转子姿态检测通常需要在转子轴或定子壳上安装位置传感器来实现,这些传感器所占用的空间较大,为球形电机的实际安装和应用造成了负面影响。本文根据磁阻式球形电机的结构与运行特点,提出了一种基于电感特性的磁阻式球形电机... 详细信息

球形电机的转子姿态检测通常需要在转子轴或定子壳上安装位置传感器来实现,这些传感器所占用的空间较大,为球形电机的实际安装和应用造成了负面影响。本文根据磁阻式球形电机的结构与运行特点,提出了一种基于电感特性的磁阻式球形电机无传感器位置检测方法。通过实时检测不同转子姿态角度下的定子线圈电感数据,然后利用极限学习机(ELM)算法搭建位置预测模型。通过对比验证,证明了该方法得到的转子姿态角度精度较高,为磁阻式球形电机的控制与应用提供了可行的思路。

关键词：球形电机三自由度极限学习机无传感器位置检测

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能够校正相位误差的感应电机全阶磁链观测器

电力电子技术 2024年第3期58卷 20-22,26页

作者：陈权孙向东张晓滨张彦平安徽省工业节电与用电安全重点实验室安徽合肥230601 西安理工大学电气工程学院陕西西安710054

感应电机的传统全阶磁链观测器,采用预估校正法进行离散时转子磁链估计相位的误差较小。但是电机高速运行时,随着载波比的减小,估计相位误差会随之增大,进而引起电机控制性能下降。有鉴于此,通过分析磁链相位误差的影响以及电机控制变... 详细信息

感应电机的传统全阶磁链观测器,采用预估校正法进行离散时转子磁链估计相位的误差较小。但是电机高速运行时,随着载波比的减小,估计相位误差会随之增大,进而引起电机控制性能下降。有鉴于此,通过分析磁链相位误差的影响以及电机控制变量之间的相互作用关系,推导出一种具有相位误差自校正功能的改进全阶磁链观测器。最后在感应电机实验平台上验证了改进全阶观测器的有效性。

关键词：感应电机全阶磁链观测器校正相位误差

含高比例新能源柔性配电系统的事件驱动型差异化调控方法

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电力系统自动化 2024年

作者：杨晓东刘蕊宁吴红斌方慧杨越丁明国网安徽省电力有限公司超高压分公司新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学)

新能源正以分布式形式规模化接入配电网，其电源特性及强随机性给配电系统的运行灵活性及适应性带来挑战。为此，文中研究柔性配电系统的事件驱动型差异化调控方法，模拟配电系统实际运行动态，改善复杂工况下运行模式固定单一导致的适... 详细信息

新能源正以分布式形式规模化接入配电网，其电源特性及强随机性给配电系统的运行灵活性及适应性带来挑战。为此，文中研究柔性配电系统的事件驱动型差异化调控方法，模拟配电系统实际运行动态，改善复杂工况下运行模式固定单一导致的适应性差问题。通过提取系统内在运行特征，考虑配电网迫切需求，将柔性配电系统的调控需求划分为电压安全、需求响应、随机性预警、高运行损耗等典型事件；各类事件之间相互独立，具有可个性化定制的外特性。基于有限状态转换、考虑多重调控需求，设计事件驱动机制，对系统中资源进行实时灵活调控，实现系统运行事件的响应与处理，达到差异化调控的目的。仿真分析验证了该方法可以灵活应对差异化的调控需求，减小电压越限概率和运行损耗、响应主网需求、支持规模化新能源接入，从而提高配电系统的安全经济运行水平、保障新能源在配用电侧的大规模消纳。

关键词：高比例新能源柔性配电网事件驱动差异化运行实时调控

不平衡磁拉力作用下无刷双馈电机的转子振动特性研究

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 102-110页

作者：任泰安吴霞吴松荣阚超豪田杰王群京合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009 磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室四川成都610031 合肥工业大学本科生院安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009 安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转... 详细信息

无刷双馈电机长时间运行会出现转轴弯曲、轴承磨损等状况,导致气隙动偏心,并因此产生不平衡磁拉力,影响转子系统动力学特性。为了研究由不平衡磁拉力引起的转子振动特性问题,建立Jeffcott转子动力学模型,得出考虑不平衡磁拉力作用下转子系统的振动微分方程组,并对其自由振动响应进行了计算。以某型号无刷双馈电机的样机尺寸为例,分析气隙动偏心状态下电机气隙长度、转子材料及几何尺寸等对电机振动特性的影响,并利用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行分析,结果表明:当转子动偏心率较小时,利用该转子系统的振动微分方程组计算出的解析解与数值计算结果吻合较好,转子的一阶振幅误差仅为0.2%,二阶振幅误差为2%,具有较高的精度且计算较为简便,为电机的高可靠运行提供理论支撑。

关键词：无刷双馈电机转子系统动偏心振动特性不平衡磁拉力

基于转矩模型和改进MOPSO的永磁球形电机磁极优化

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电机与控制学报 2022年第6期26卷 112-120,133页

作者：李国丽孙涛周睿王群京李文爽安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽合肥230601

为了提升永磁球形电机(PMSM)的输出转矩,应用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对转子球内的永磁磁极尺寸进行优化设计。应用等效面电流和洛伦兹力的原理推导一种八极Halbach磁极阵列永磁球形电机的转矩解析模型,并依托电机原型进行有限元仿... 详细信息

为了提升永磁球形电机(PMSM)的输出转矩,应用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对转子球内的永磁磁极尺寸进行优化设计。应用等效面电流和洛伦兹力的原理推导一种八极Halbach磁极阵列永磁球形电机的转矩解析模型,并依托电机原型进行有限元仿真和实验验证。运用空间几何的方法分析了转子球内磁极尺寸之间的约束关系,以自旋转矩和俯仰转矩的幅值为目标,应用改进的多目标粒子群优化算法进行转子磁极尺寸优化。对优化后的电机转矩分布进行有限元仿真验证,并与电机原型做比较。结果表明,优化后的电机转矩分布曲线更优,自旋转距幅值、平均值和俯仰转矩幅值、平均值分别提升了40.8%、31.9%、12.0%、26.8%,验证了所提优化方法的有效性,也为永磁球形电机的磁极参数设计提供了一种寻优方法。

关键词：永磁球形电机磁极优化转矩解析模型改进的多目标粒子群优化约束

基于自适应干扰观测器的永磁球形电机连续非奇异终端滑模控制

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电机与控制学报 2022年第8期26卷 66-78页

作者：王群京刘中阳李国丽文彦安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及其控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽合肥230601 安徽大学互联网学院安徽合肥230601

针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,... 详细信息

针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,为降低复合干扰对永磁球形电机跟踪控制的影响,提出改进的自适应干扰观测器,估计永磁球形电机的外部扰动、摩擦力矩、动力学模型误差和转矩模型误差等在内的未知复合干扰。此外,基于永磁球形电机的名义动力学模型,提出连续非奇异终端滑模控制算法。最后,通过Lyapunov方法证明了该闭环控制系统的稳定性,分析了跟踪误差的收敛性。通过仿真对比和实验结果验证了所提出控制策略的有效性和精确性。

关键词：永磁球形电机动力学模型转矩模型自适应干扰观测器连续非奇异终端滑模轨迹跟踪

永磁球形电机Stribeck摩擦模型参数辨识

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电机与控制学报 2022年第4期26卷 121-130页

作者：李国丽李浩霖王群京琚斌文彦安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽合肥230601 安徽大学互联网学院安徽合肥230601

随速度变化的摩擦转矩使永磁式球形电机在跟踪控制过程中出现爬坡或抖动现象,影响跟踪控制精度且难以检测。结合Stribeck摩擦转矩模型提出一种基于粒子群算法(PSO)的参数辨识方法,建立起精简、准确的电机摩擦转矩模型。在电机动力学微... 详细信息

随速度变化的摩擦转矩使永磁式球形电机在跟踪控制过程中出现爬坡或抖动现象,影响跟踪控制精度且难以检测。结合Stribeck摩擦转矩模型提出一种基于粒子群算法(PSO)的参数辨识方法,建立起精简、准确的电机摩擦转矩模型。在电机动力学微分方程基础上加入摩擦转矩项,通过恒速摩擦转矩检测实验得到转速-摩擦转矩间的稳态对应关系;采用PSO算法对转速-摩擦转矩序列进行参数辨识,得到Stribeck摩擦转矩模型;再通过实验对辨识得到的摩擦转矩模型进行验证。研究结果表明,参数辨识得到的摩擦转矩模型与实验数据相比,误差控制在2.5%以内,可以证明所提出参数辨识方法的有效性。

关键词：永磁式球形电机 Stribeck摩擦转矩模型恒速摩擦转矩检测粒子群算法参数辨识

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复合干扰下永磁球形电机的全阶滑模控制

南京航空航天大学学报 2022年第3期54卷 489-498页

作者：王松王群京李国丽文彦安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 安徽大学高节能电机及其控制技术国家地方联合实验室合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心合肥230601 安徽大学互联网学院合肥230601

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快... 详细信息

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快速、准确地估计出系统的复合干扰。然后,为永磁球形电机设计了全阶滑模面,理想滑模运动时反映其全阶动态特性,而不是传统滑模控制系统中的降阶动态特性。最后,通过李雅普诺夫定理证明了所提控制方法的闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明所提控制器在复合干扰情况下具有良好的动态特性和抗干扰能力。

关键词：永磁球形电机全阶滑模控制有限时间干扰观测器轨迹跟踪

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基于压力传感器的永磁球形电机摩擦转矩检测

传感器与微系统 2023年第12期42卷 123-126页

作者：李文爽李国丽王群京周睿李浩霖安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽重点实验室安徽合肥230601

针对永磁球形电机(PMSM)运动时摩擦转矩检测困难的问题,提出一种基于压力传感器检测永磁球形电机摩擦转矩的方法。首先应用压力传感器检测球形转子施加在支撑杆处的压力信息,通过永磁球形电机摩擦转矩的数学模型,解析压力信息,得到摩擦... 详细信息

针对永磁球形电机(PMSM)运动时摩擦转矩检测困难的问题,提出一种基于压力传感器检测永磁球形电机摩擦转矩的方法。首先应用压力传感器检测球形转子施加在支撑杆处的压力信息,通过永磁球形电机摩擦转矩的数学模型,解析压力信息,得到摩擦转矩数值。再通过恒速实验得到压力—摩擦转矩间的稳态对应关系,采用遗传算法对数学模型中未知的摩擦因数进行参数辨识。最后将通电实验的结果与仿真结果进行对比,验证了检测方法的有效性。

关键词：永磁球形电机压力传感器摩擦转矩仿真验证