检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2018年第17期54卷 100-107页

作者：郑世强陈诚刘刚杨景裕北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

针对磁悬浮分子泵转子在高速运转时章动模态造成的失稳问题,提出一种基于交叉反馈的章动相位裕度跟踪补偿控制方法。利用磁悬浮转子系统的复系数建模方法,定量分析闭环控制作用下扁平转子的阻尼章动频率,确立章动频率与控制系统参数及... 详细信息

针对磁悬浮分子泵转子在高速运转时章动模态造成的失稳问题,提出一种基于交叉反馈的章动相位裕度跟踪补偿控制方法。利用磁悬浮转子系统的复系数建模方法,定量分析闭环控制作用下扁平转子的阻尼章动频率,确立章动频率与控制系统参数及转速间的解析关系,设计自适应滤波器跟踪提取章动频率信号,应用于交叉反馈的章动控制通道,实现全转速范围内对章动相位裕度的跟踪补偿控制。仿真结果表明,章动频率解算精确,基于交叉反馈的章动模态控制方法可有效解决磁悬浮高速转子全转速范围内的章动模态稳定控制问题。最后,将所提方法应用于所研制的大抽速磁悬浮分子泵控制系统,章动模态振动幅值被抑制在-60 d B以下,消除了章动模态对控制系统稳定性的影响,确保了磁悬浮分子泵长期可靠运行。

关键词：磁轴承自适应跟踪滤波器交叉反馈

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基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法

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电工技术学报 2019年第15期34卷 3147-3157页

作者：赵远洋韩邦成陈宝栋北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

三相开关式霍尔位置传感器常用于检测永磁同步电机低分辨率的转子位置信息。针对霍尔信号不对称引起转子位置及速度估算误差增大的问题,该文提出基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法。首先将三相霍尔信号经过3/2... 详细信息

三相开关式霍尔位置传感器常用于检测永磁同步电机低分辨率的转子位置信息。针对霍尔信号不对称引起转子位置及速度估算误差增大的问题,该文提出基于霍尔矢量相位跟踪的永磁同步电机转子位置与速度估算方法。首先将三相霍尔信号经过3/2坐标变换转换为包含转子位置信息的霍尔旋转矢量;然后将同频跟踪滤波器分别作用于旋转矢量的两个正交分量,滤除其中的高频干扰,得到与转子位置相关的基频信号,该信号分别为转子位置的正弦与余弦函数;最后利用正交锁相环提取出精确的转子位置与速度信息。该方法可以有效降低由于安装工艺导致霍尔信号不对称所引起的转子位置及速度估算误差,实施过程简单,估计精度好,对电机参数不敏感,性价比高。仿真分析与实验验证了所提方法的正确性和有效性。

关键词：霍尔位置传感器位置与速度估算坐标变换同频跟踪滤波器正交锁相环

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基于平均功率平衡控制的磁悬浮分子泵电力失效补偿

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光学精密工程 2019年第2期27卷 341-351页

作者：王坤李腾毛琨韩邦成北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域,但外部电源失效时,高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦,将给系统带来致命损害。针对以上问题,提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控... 详细信息

高速磁悬浮涡轮分子泵因其高能量密度、微振动、无需润滑等优点被广泛应用于工业领域,但外部电源失效时,高速转子跌落后与保护轴承产生剧烈撞击和摩擦,将给系统带来致命损害。针对以上问题,提出一种基于平均功率平衡法的电力失效补偿控制方法。首先,设计电机能量回馈电路;其次,对Buck-Boost变换器进行数学建模,设计一种双环非线性控制器,其中电流内环使用滑模控制,电压外环使用平均功率平衡控制,并利用Lyapunov函数推导出系统的稳定性条件;最后,通过搭建磁悬浮分子泵PFCC实验平台,对所提出的方法进行实验验证。结果表明:本文所提出的方法具有快速响应和输出鲁棒性,磁悬浮转子由额定转速21 000r/min降至3 900r/min时跌落,电机的能量转化效率为96.6%,提高了磁轴承系统的安全性。

关键词：磁轴承 DC/DC 电机能量回馈电力失效补偿控制

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磁悬浮压缩机顶隙调压模型与实验

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振动．测试与诊断 2019年第2期39卷 286-291,441,442页

作者：韩邦成崔炳伟郑世强张寅宋欣达北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

风压紊乱是造成压缩机旋转失速、喘振等故障的直接原因,磁悬浮压缩机具有主动控制磁悬浮转子轴向位移对风压进行调控的优势。通过建立主动磁轴承轴向控制的动力学方程,首先,分析了磁悬浮转子稳定悬浮及轴向位移调整原理;其次,采用对磁... 详细信息

风压紊乱是造成压缩机旋转失速、喘振等故障的直接原因,磁悬浮压缩机具有主动控制磁悬浮转子轴向位移对风压进行调控的优势。通过建立主动磁轴承轴向控制的动力学方程,首先,分析了磁悬浮转子稳定悬浮及轴向位移调整原理;其次,采用对磁悬浮压缩机风压性能有决定性影响的转速、叶轮高度、叶轮顶端间隙等参数,建立了磁悬浮压缩机叶轮顶隙与蜗壳出口风压之间关系的数学模型;最后,以30kW磁悬浮压缩机为实验对象,在叶轮顶隙分别改变0.1mm及0.2mm时,对出口风压及流量进行采集与分析。实验结果表明,磁悬浮压缩机蜗壳出口风压在数值上与所建数学模型的解算值契合度较高,并且叶轮顶隙对其有显著影响。针对压缩机不同故障状态,可依据数学模型选择不同叶轮顶隙进行调节。

关键词：磁悬浮压缩机主动磁轴承顶隙改变风压调节

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基于干扰观测器的双框架变速率控制力矩陀螺解耦控制

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机械工程学报 2017年第10期53卷 52-59页

作者：宁欣韩邦成房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京航空航天大学北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

双框架变速率控制力矩陀螺(Double-gimbaled variable-speed control moment gyroscope,DGVSCMG)是航天器重要姿态执行机构。它由内外框架速率伺服系统和转速可变的高速转子组成,有飞轮和控制力矩陀螺(Control moment gyroscope,CMG)两种工作模式。在两种工作模式下,框架伺服系统都会受到不匹配干扰,降低速率伺服性能,影响DGVSCMG的输出力矩精度,需要加以抑制。为了提高框架系统抗扰性能,并保证系统角速率伺服精度,提出一种基于干扰观测器(Disturbance observer,DO)与状态反馈的解耦控制方法。在对DGVSCMG框架系统的不匹配扰动建模与分析的基础上,利用鲁棒控制思想设计控制器与干扰观测器参数,并对全局系统进行了稳定性分析。仿真和试验结果表明,所提出的方法可有效抑制双框架伺服系统干扰,并满足DGVSCMG框架系统的性能要求。

关键词：双框架变速率控制力矩陀螺框架伺服系统解耦控制干扰观测器不匹配干扰抑制

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基于电压注入的高速永磁电机谐波电流抑制方法

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电机与控制学报 2016年第7期20卷 8-16页

作者：刘刚张强毛琨北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

针对高速永磁同步电机在运行过程中相电流谐波含量高这一问题,提出了一种基于电压注入的高速永磁同步电机谐波抑制方法。在考虑存在谐波电流的前提下建立了高速永磁电机数学模型,采用闭环谐波电流检测方法,提取5次和7次谐波电流,根据电... 详细信息

针对高速永磁同步电机在运行过程中相电流谐波含量高这一问题,提出了一种基于电压注入的高速永磁同步电机谐波抑制方法。在考虑存在谐波电流的前提下建立了高速永磁电机数学模型,采用闭环谐波电流检测方法,提取5次和7次谐波电流,根据电机谐波数学模型计算谐波电压补偿量,在传统的双闭环系统上设计增加了谐波电流反馈环和谐波电压补偿环,通过注入谐波电压的方式来抑制高速永磁电机运行时相电流中的谐波分量。仿真和实验结果表明,基于电压注入的高速永磁同步电机谐波电流抑制方法可以有效抑制电机相电流中的谐波,验证了该方法的有效性。该方法易于实现,适应性强。

关键词：永磁同步电机高速谐波电流谐波抑制电压注入

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高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化

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光学精密工程 2017年第3期25卷 680-688页

作者：韩邦成薛庆昊刘旭北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限... 详细信息

为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限元分析,并用ISIGHT软件进行集成优化设计。以转子损耗最小为优化目标,电机几何尺寸为设计变量,在优化过程中考虑尺寸变化对电机转子模态以及强度的影响,以尺寸、电机电磁性能、力学性能等为约束条件。经过优化后,电机的转子损耗减小16.7%,其余性能均符合设计要求。根据优化设计结果加工了样机并进行电机对拖与温升实验,结果证明了优化设计的合理性,验证了本文提出方法的正确性。

关键词：电磁分析多物理场高速磁悬浮电机永磁电机有限元

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磁悬浮控制力矩陀螺高速电机绕组涡流损耗计算及热分析

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光学精密工程 2020年第1期28卷 130-140页

作者：韩邦成彭松贺赞刘旭张旭北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理... 详细信息

为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升,需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s,额定转速12000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象,首先分析了电机绕组涡流产生原理,采用了一种解析法和有限元法结合的方法,推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后,建立了陀螺三维有限元模型,在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析,得到了温度仿真分布。最后,设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高,定子绕组温度为40.3℃。温升实验测得电机定子温度为41.6℃,与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析,精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确,这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

关键词：磁悬浮控制力矩陀螺永磁无刷直流电机涡流损耗有限元热分析

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基于新型高频注入法的表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法

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电工技术学报 2018年第13期33卷 2914-2922页

作者：洪琨刘刚毛琨吕晓源周新秀北京航空航天大学惯性重点技术实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

针对表贴式永磁同步电机,提出了一种基于虚拟脉振高频注入法结合载波频率成分法的转子初始位置检测方法。该方法在传统脉振高频注入法的基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行了改进;同时,引入载波频率成分法作为转子... 详细信息

针对表贴式永磁同步电机,提出了一种基于虚拟脉振高频注入法结合载波频率成分法的转子初始位置检测方法。该方法在传统脉振高频注入法的基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行了改进;同时,引入载波频率成分法作为转子磁极判断依据。通过仿真和工程实验,对该方法进行验证。实验结果表明:与传统的脉振高频注入法相比,该方法不需要PI调节,易于工程实现,并解决了部分传统脉振高频注入法的过零点问题;与传统的磁极判断方法相比,该方法实施过程简单,准确性高,算法执行时间短。

关键词：表贴式永磁同步电机位置检测凸极效应虚拟脉振载波成分

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基于虚拟阻尼补偿的恒功率负载系统控制方法

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电机与控制学报 2016年第8期20卷 1-9页

作者：宋欣达郑世强北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191 北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京100191

电动机负载广泛存在于各个工业领域,其闭环控制对前级功率系统表现为恒功率负载(constant power loads,CPL)特性,即负阻抗特性,给系统带来了稳定性的影响。针对基于前置BUCK变换器的电动机驱动系统稳定性问题进行了研究。首先对基于前置... 详细信息

电动机负载广泛存在于各个工业领域,其闭环控制对前级功率系统表现为恒功率负载(constant power loads,CPL)特性,即负阻抗特性,给系统带来了稳定性的影响。针对基于前置BUCK变换器的电动机驱动系统稳定性问题进行了研究。首先对基于前置BUCK变换器的电机驱动系统进行了建模,分析了影响系统稳定性的机理,在此基础上提出了一种基于虚拟阻尼补偿的控制策略,这种方法可以在不增加系统损耗的前提下有效抑制负阻抗特性对直流母线电压的影响,并给出了补偿系数的设计流程。仿真和实验证明这种方法提高了系统稳定性,增加了电机驱动系统稳定带载的能力。

关键词：电机驱动 buck 恒功率负载虚拟阻尼补偿稳定性

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