CN109818541A - 一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统。本发明为了解决传统直流调磁型记忆电机的调磁绕组在非调磁期处于冗余状态，从而导致的调磁绕组使用效率较低的问题。本方发明包括：一：在记忆电机需要调节磁化状态时，根据电机转速选择调磁电流参考值；二：通过电流反馈控制，驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节永磁体磁化状态；三：在记忆电机正常运行时，采集调磁绕组感应电压并提取调磁绕组感应电势；四：利用调磁绕组感应电势计算永磁磁链值，用于电机的矢量控制。本发明将非调磁期处于冗余状态的调磁绕组用作磁链观测功能，能够提高直流调磁型记忆电机的利用效率，改善控制系统的动态性能和抗扰能力。

Description

一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统。
背景技术
可变磁通记忆电机(Variable Flux Memory Machine，VFMM)是一种通过改变永磁体磁化水平来实现拓宽调速范围的永磁电机。该类电机通过电枢绕组或者附加的调磁绕组施加瞬时的调磁电流脉冲来改变低矫顽力永磁体的磁化状态，克服了传统永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)气隙磁场无法调节的问题。相比于混合励磁电机，记忆电机不需要持续的励磁电流，所以几乎没有电励磁损耗。记忆电机作为一种新概念的永磁电机，可望为电动汽车、风力发电、高速机床及飞轮储能等应用领域提供新型的永磁电机宽调速驱动系统。
直流调磁型记忆电机是一种具有独立的调磁绕组的记忆电机，通过对调磁绕组施加电流脉冲来改变低矫顽力永磁体的磁化状态，具有调磁简单、准确的优点。由于直流调磁型记忆电机的调磁绕组仅仅在需要调磁操作时发挥作用，而在绝大多数的运行时间里处于冗余状态，使得整个调磁控制系统利用率较低。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法及系统，本发明利用非调磁期处于冗余状态的调磁绕组，使其作为磁链观测绕组，实现永磁磁链观测功能，提高控制系统的利用率和抗扰能力。
技术方案：本发明所述的用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
步骤二：根据步骤一所得调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机的永磁体磁化状态；
步骤三：在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据直流调磁绕组感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
步骤四：根据步骤三所得调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，并根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行矢量控制。
进一步的，所述步骤一中调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S1.2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
进一步的，所述步骤二中电流斩控为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
进一步的，所述步骤三中提取调磁绕组感应电势ef的具体方法为：
S3.1、在当前周期，根据公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过上一周期比例-积分调节器的输出结果延时后反馈得到；
S3.2、将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差，输入至比例-积分调节器，比例-积分调节器的输出结果即为该周期的直流调磁绕组感应电势观测值
S3.3、将步骤S3.2得到的直流调磁绕组感应电势观测值进行微分后作为反馈量参与下一周期的计算；
进一步的，所述步骤四中计算永磁磁链ψpm的具体方法为：
S4.1、将调磁绕组感应电势ef输入至单相锁相环，分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
S4.2、根据公式ψf＝Keωeef_d计算调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，其中电势系数Ke通过离线实验获得；
S4.3、将调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
本发明所述的用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制系统包括：
调磁电流参考值选择模块，用于在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
电流斩控模块，用于根据调磁电流参考值选择模块输出的调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机永磁体磁化状态；
感应电势提取模块，用于在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
永磁磁链计算模块，用于根据感应电势提取模块输出的调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，以实现根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行的矢量控制。
进一步的，所述调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
进一步的，所述电流斩控方式具体为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
进一步的，所述感应电势提取模块具体包括：
d轴电流观测值计算单元，用于实现公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过延时器反馈得到；
比较器，用于将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差输入至比例-积分调节器；
比例-积分调节器，用于根据比较器的输出进行比例-积分调节，输出该周期的直流调磁绕组感应电势观测值且当d轴电流观测值与d轴电流实际值id相等时，比例-积分调节器输出结果为直流调磁绕组感应电势实际值ef；
延时器，用于将比例-积分调节器的输出结果延时，反馈至d轴电流观测值计算单元，参与下一周期的计算。
进一步的，所述永磁磁链计算模块具体包括：
单向锁相环，用于从调磁绕组感应电势ef中分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
直流调磁绕组磁链计算单元，用于实现公式ψf＝Keωeef_d，得到直流调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，电势系数Ke通过离线实验获得；
加法器，用于将直流调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、利用绕组复用的原理，将非调磁期处于冗余状态的直流调磁绕组作为磁链观测绕组，提高了直流调磁型记忆电机的利用效率。
2、相比于现有的转子磁链观测技术，使用直流调磁绕组进行磁链观测时，绕组中电流几乎为零，更容易采集反电势信号，提高了转子磁链观测的精确度。
3、在矢量控制系统中使用永磁磁链值，用于电流闭环调节器的前馈解耦，减弱了磁链值变化对q轴电流控制的干扰，提高了控制系统的稳定性，改善了调速系统的动态性能。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的控制系统原理图；
图2是图1中感应电势提取步骤的原理图；
图3是图1中永磁磁链计算步骤的原理图；
图4是图1中前馈解耦调节步骤的原理图。
具体实施方式
本实施例提供了一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法，控制对象为直流调磁型记忆电机，控制过程如图1所示，电枢绕组与直流调磁绕组为电机内安装的部件；三相逆变器由矢量控制方式经由空间矢量调制技术(SVPWM)驱动，其转速外环采用PI调节器，电流内环采用前馈解耦调节器，使用磁链观测获得的永磁磁链值ψpm实现前馈解耦；调磁功率变换器采用H桥直流功率变换器结构，在调磁期，通过电流斩控的方式驱动调磁功率变换器在直流调磁绕组中产生调磁电流，从而调节永磁体磁化状态，在正常运行期，调磁功率变换器关断，利用电压传感器采集调磁绕组电压用于观测永磁磁链，进而实现直流调磁绕组的绕组复用控制。具体包括以下步骤：
步骤一：在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
其中，所述调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S1.2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
步骤二：根据步骤一所得调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机的永磁体磁化状态；所述电流斩控方式具体为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
步骤三：在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据直流调磁绕组感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
对调磁绕组的电压方程进行分析：
其中uf、if、id和ef分别为调磁绕组感应电压、调磁绕组电流、d轴电流和调磁绕组感应电势，Rf、Lf和Msf分别为调磁绕组电阻、调磁绕组自感和调磁绕组对定子的互感；
在磁链观测器件，调磁绕组电流if为0，将等式右侧前两项忽略，公式(1)可改写为
因此，如图2所示，提取调磁绕组感应电势ef的具体步骤包括：
S3.1、在当前周期，根据公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过上一周期比例-积分调节器的输出结果延时后反馈得到；
S3.2、将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差，输入至比例-积分调节器，比例-积分调节器的输出结果即为该周期的直流调磁绕组感应电势观测值
S3.3、将步骤S3.2得到的直流调磁绕组感应电势观测值进行微分后作为反馈量参与下一周期的计算；
步骤四：根据步骤三所得调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，并根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行矢量控制。
调磁绕组感应电势ef由永磁磁链感应分量、d轴磁链感应分量和q轴磁链感应分量组成，可表示为
其中ef_d和ef_q分别为调磁绕组感应电势的d轴分量和q轴分量，Ef_ψd、Ef_pm和Ef_ψq分别为由d轴磁链、永磁磁链和q轴磁链在调磁绕组感应的电势分量的幅值，其中永磁磁链在调磁绕组感应的电势分量的幅值Ef_pm中包含所求的永磁磁链ψpm，其关系可表示为下式
其中Ef_d为调磁绕组感应电势的d轴分量的幅值，根据公式(4)和(5)可得永磁磁链ψpm的具体计算方法，如图3所示，具体包括：
S4.1、将调磁绕组感应电势ef输入至单相锁相环，分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
S4.2、根据公式ψf＝Keωeef_d计算调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，其中电势系数Ke通过离线实验获得；
S4.3、将调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行矢量控制的过程如图1和图4所示，其转速外环采用PI调节器，电流内环采用前馈解耦调节器，使用磁链观测获得的永磁磁链ψpm值实现前馈解耦，dq坐标系下的电压方程为
其中Rs、Ld和Lq分别为定子电阻、d轴自感和q轴自感，ud、uq、id、iq、ωe和ψpm分别为d轴电压、q轴电压、d轴电流、q轴电流、电角速度和永磁磁链，若要实现对d、q轴电流的解耦控制，需要对电流给定和进行电压解耦得到电压形式的控制量和将公式(6)改写为
其中和分别为d、q轴电压给定值，ud_ref和uq_ref分别为d、q轴电流环比例-积分(PI)调节器输出量，和为d、q轴电流给定值，根据公式(7)即可建立电流环前馈解耦调节器，其具体方法为：将d、q轴电流给定值和与反馈量d、q轴电流实际值的误差分别输入两个比例-积分调节器，得到d、q轴电流环比例-积分调节器输出量ud_ref和uq_ref；利用永磁磁链值ψpm和电角速度ωe并根据公式(7)计算d、q轴电压给定值和从而实现前馈解耦控制。
本实施例还提供了一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制系统，与上述方法一一对应，包括：
调磁电流参考值选择模块，用于在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
电流斩控模块，用于根据调磁电流参考值选择模块输出的调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机永磁体磁化状态；所述电流斩控方式具体为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
感应电势提取模块，用于在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
永磁磁链计算模块，用于根据感应电势提取模块输出的调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，以实现根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行的矢量控制。
其中，所述调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
其中，所述感应电势提取模块具体包括：
d轴电流观测值计算单元，用于实现公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过延时器反馈得到；
比较器，用于将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差输入至比例-积分调节器；
比例-积分调节器，用于根据比较器的输出进行比例-积分调节，输出该周期的直流调磁绕组感应电势观测值且当d轴电流观测值与d轴电流实际值id相等时，比例-积分调节器输出结果为直流调磁绕组感应电势实际值ef；
延时器，用于将比例-积分调节器的输出结果延时，反馈至d轴电流观测值计算单元，参与下一周期的计算。
其中，所述永磁磁链计算模块具体包括：
单向锁相环，用于从调磁绕组感应电势ef中分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
直流调磁绕组磁链计算单元，用于实现公式ψf＝Keωeef_d，得到直流调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，电势系数Ke通过离线实验获得；
加法器，用于将直流调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
在本申请实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块和单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
步骤二：根据步骤一所得调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机的永磁体磁化状态；
步骤三：在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据直流调磁绕组感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
步骤四：根据步骤三所得调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，并根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行矢量控制。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤一中调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S1.2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤二中电流斩控为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤三中提取调磁绕组感应电势ef的具体方法为：
S3.1、在当前周期，根据公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过上一周期比例-积分调节器的输出结果延时后反馈得到；
S3.2、将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差，输入至比例-积分调节器，比例-积分调节器的输出结果即为该周期的直流调磁绕组感应电势观测值
S3.3、将步骤S3.2得到的直流调磁绕组感应电势观测值进行微分后作为反馈量参与下一周期的计算。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述步骤四中计算永磁磁链ψpm的具体方法为：
S4.1、将调磁绕组感应电势ef输入至单相锁相环，分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
S4.2、根据公式ψf＝Keωeef_d计算调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，其中电势系数Ke通过离线实验获得；
S4.3、将调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
6.一种用于磁链观测的记忆电机绕组复用控制系统，其特征在于包括：
调磁电流参考值选择模块，用于在记忆电机需要调节永磁体磁化状态时，根据电机转速ωm在调磁电流查询表中选择调磁电流参考值
电流斩控模块，用于根据调磁电流参考值选择模块输出的调磁电流参考值和调磁电流实际值if，通过电流斩控的方式驱动直流调磁绕组产生调磁电流，从而调节记忆电机永磁体磁化状态；
感应电势提取模块，用于在记忆电机正常运行时，采集直流调磁绕组感应电压uf，并根据感应电压uf提取调磁绕组感应电势ef；
永磁磁链计算模块，用于根据感应电势提取模块输出的调磁绕组感应电势ef，计算永磁磁链值ψpm，以实现根据永磁磁链值ψpm对记忆电机进行的矢量控制。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述调磁电流查询表获取方法为：
S1.1、根据永磁体不同磁化状态下记忆电机的机械特性，选取ψMS1、ψMS2……ψMSk共k个磁化状态及其对应的转速ωm1、ωm2……ωmk构成离散对应关系；
S1.2、通过离线实验测定S1.1中所述k个磁化状态对应的调磁电流值if1、if2……ifk；
S1.3、将S1.1中所述的转速ωm1、ωm2……ωmk和S2中所述的调磁电流值if1、if2……ifk的离散对应关系存储为调磁电流查询表。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述电流斩控方式具体为将调磁电流实际值if与选择调磁电流参考值进行滞环比较产生开关信号的控制方法。
9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述感应电势提取模块具体包括：
d轴电流观测值计算单元，用于实现公式求得d轴电流观测值式中，Msf为直流调磁绕组对定子的互感，为直流调磁绕组感应电势观测值，通过延时器反馈得到；
比较器，用于将d轴电流观测值与d轴电流实际值id比较后产生误差输入至比例-积分调节器；
比例-积分调节器，用于根据比较器的输出进行比例-积分调节，输出该周期的直流调磁绕组感应电势观测值且当d轴电流观测值与d轴电流实际值id相等时，比例-积分调节器输出结果为直流调磁绕组感应电势实际值ef；
延时器，用于将比例-积分调节器的输出结果延时，反馈至d轴电流观测值计算单元，参与下一周期的计算。
10.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：所述永磁磁链计算模块具体包括：
单向锁相环，用于从调磁绕组感应电势ef中分离调磁绕组感应电势q轴分量ef_q，得到调磁绕组感应电势d轴分量ef_d；
直流调磁绕组磁链计算单元，用于实现公式ψf＝Keωeef_d，得到直流调磁绕组磁链ψf，式中Ke和ωe分别为电势系数和电角速度，电势系数Ke通过离线实验获得；
加法器，用于将直流调磁绕组磁链ψf减去d轴定子磁链ψd，得到永磁磁链ψpm。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110995085A (zh) * 2019-10-31 2020-04-10 东南大学 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法
CN110995109A (zh) * 2019-10-29 2020-04-10 东南大学 一种交流调磁型记忆电机直接转矩磁链控制方法
CN112671289A (zh) * 2021-01-13 2021-04-16 东南大学 一种记忆电机宽速度范围调磁控制方法
CN113676108A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司 一种感应电机转子磁链的观测方法
WO2022134661A1 (zh) * 2020-12-21 2022-06-30 哈尔滨工业大学 可调磁通永磁同步电机全速域效率最优控制磁化状态选择方法及在线控制方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114593027A (zh) * 2022-03-21 2022-06-07 王万强 机械芯储能装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0631373A3 (en) * 1993-05-18 1996-07-17 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Method and device for controlling a synchronous motor with permanent magnets and hybrid excitation.
WO2009038047A1 (ja) * 2007-09-18 2009-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba 可変磁束ドライブシステム
CN103151859A (zh) * 2013-02-01 2013-06-12 东南大学 一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机
CN103199661A (zh) * 2013-04-25 2013-07-10 东南大学 一种磁通切换型内置式永磁记忆电机
CN107017818A (zh) * 2017-05-17 2017-08-04 东南大学 一种定子永磁型记忆电机直接转矩控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814677A (en) * 1987-12-14 1989-03-21 General Electric Company Field orientation control of a permanent magnet motor
JP5167631B2 (ja) * 2006-11-30 2013-03-21 株式会社デンソー モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置
CN101388639B (zh) * 2008-11-03 2010-10-13 北京清能华福风电技术有限公司 双馈风力发电机无位置传感器矢量控制方法
JP5838038B2 (ja) * 2011-04-22 2015-12-24 サンデンホールディングス株式会社 モータ制御装置
US8860342B2 (en) * 2011-09-15 2014-10-14 Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation System and method for controlling a permanent magnet motor
JP6199776B2 (ja) * 2014-03-11 2017-09-20 株式会社荏原製作所 電動機の駆動装置
CN106537760B (zh) * 2015-01-28 2020-03-31 松下知识产权经营株式会社 电动机控制装置以及该装置中的转矩常数的校正方法
JP6868772B2 (ja) * 2016-02-25 2021-05-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 モータ制御装置およびモータ制御方法
JP6646484B2 (ja) * 2016-03-15 2020-02-14 サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 モータ制御装置
CN106992729B (zh) 2017-05-11 2019-05-28 东南大学 一种定子永磁型记忆电机永磁磁链分段控制方法
CN109150022A (zh) 2018-08-21 2019-01-04 东南大学 一种基于电流解耦的记忆电机调磁转矩脉动的抑制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0631373A3 (en) * 1993-05-18 1996-07-17 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Method and device for controlling a synchronous motor with permanent magnets and hybrid excitation.
WO2009038047A1 (ja) * 2007-09-18 2009-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba 可変磁束ドライブシステム
CN103151859A (zh) * 2013-02-01 2013-06-12 东南大学 一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机
CN103199661A (zh) * 2013-04-25 2013-07-10 东南大学 一种磁通切换型内置式永磁记忆电机
CN107017818A (zh) * 2017-05-17 2017-08-04 东南大学 一种定子永磁型记忆电机直接转矩控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GONGDE YANG等: "Maximum torque output control of hybrid permanent magnet axial field flux-switching memory machine", 《2017 IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS AND EXPOSITION (ECCE)》 *
林鹤云等: "记忆电机的研究综述及最新进展", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110995109A (zh) * 2019-10-29 2020-04-10 东南大学 一种交流调磁型记忆电机直接转矩磁链控制方法
CN110995109B (zh) * 2019-10-29 2021-08-10 东南大学 一种交流调磁型记忆电机直接转矩磁链控制方法
CN110995085A (zh) * 2019-10-31 2020-04-10 东南大学 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法
CN110995085B (zh) * 2019-10-31 2021-06-22 东南大学 考虑不可控发电故障的变磁通记忆电机多步调磁控制方法
WO2022134661A1 (zh) * 2020-12-21 2022-06-30 哈尔滨工业大学 可调磁通永磁同步电机全速域效率最优控制磁化状态选择方法及在线控制方法
CN112671289A (zh) * 2021-01-13 2021-04-16 东南大学 一种记忆电机宽速度范围调磁控制方法
CN113676108A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司 一种感应电机转子磁链的观测方法

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