无轴承开关磁阻电机绕组电流超前角计算方法
电动机电流计算
电动机电流计算引言电动机是工业生产中常用的动力设备，其运行所需要的电流大小直接影响到其性能和工作效率。
准确计算电动机所需的电流对于设计和运行电动机的系统非常重要。
本文将详细介绍如何计算电动机的电流，并提供一个电流计算的示例。
电动机电流的计算方法电动机的电流计算涉及到许多因素，包括电源电压、电动机功率因素、额定功率和额定电流等。
下面将介绍几种常用的电动机电流计算方法。
方法一：直接计算最简单的方法是直接计算电动机的电流。
这种方法适用于单相电动机或者三相电动机的简单情况。
计算公式如下：电流 = 功率 / (电压 * 功率因素)其中，功率单位为瓦特（W），电压单位为伏特（V），功率因素为无量纲。
方法二：功率因数法功率因数是电动机运行效率的重要指标之一，也是计算电动机电流的关键因素。
功率因数表示电动机的有功功率与视在功率之间的比值。
计算电动机的电流的方法之一是使用功率因数来确定有功功率，然后再通过公式计算电流。
计算公式如下：电流 = 有功功率 / (电压 * 功率因数)其中，有功功率单位为瓦特（W），电压单位为伏特（V），功率因数为无量纲。
方法三：额定电流法额定电流是指电动机在额定工况下所需的电流值。
电动机额定电流通常在电机铭牌上标明。
根据额定电流的数值，我们可以简单地计算出电动机在不同电压下所需的电流。
计算公式如下：电流 = (额定电流 / 额定电压) * 电压其中，额定电流单位为安培（A），额定电压单位为伏特（V），电流单位为安培（A）。
电动机电流计算示例为了更好地理解电动机电流计算的方法和步骤，下面将通过一个示例来进行说明。
假设我们有一个三相电动机，其额定功率为5千瓦（kW），额定电流为8安培（A），电压为380伏特（V），功率因数为0.85。
我们将按照以上三种方法来计算电动机的电流。
1.使用方法一进行计算：根据公式，我们可以得到：电流 = 功率 / (电压 * 功率因数) = 5000 / (380 * 0.85) ≈ 16.36 安培（A）2.使用方法二进行计算：根据公式，我们可以得到：有功功率 = 功率因数 * 视在功率 = 0.85 * 5000 = 4250 瓦特（W）电流 = 有功功率 / (电压 * 功率因数) = 4250 / (380 * 0.85) ≈ 14.76 安培（A）3.使用方法三进行计算：根据公式，我们可以得到：电流 = (额定电流 / 额定电压) * 电压 = (8 / 380) * 380 = 8 安培（A）从以上计算结果可以看出，在该示例中，三种方法得到的电动机电流的值相差较大。
[中学]电机常用计算公式及说明
![[中学]电机常用计算公式及说明](https://img.taocdn.com/s3/m/b486f35132687e21af45b307e87101f69e31fb8e.png)
00电机电流计算：对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压00对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流00当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。
三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏00当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。
绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和00功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的00用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流极对数与扭矩的关系00n=60f/p n: 电机转速 60：60秒f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分00在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。
所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。
异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。
直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。
n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。
扭矩公式T=9550*P输出功率/N转速导线电阻计算公式：铜线的电阻率ρ＝0.0172，R＝ρ×L/S(L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡)磁通量的计算公式：B为磁感应强度,S为面积。
已知高斯磁场定律为：Φ=BS磁场强度的计算公式：H = N × I / Le式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。
磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。
无轴承永磁同步电机转子初始定位策略
无轴承永磁同步电机转子初始定位策略潘伟;左文全;朱熀秋;魏劲夫【摘要】To realize rapid steady starting of bearingless permanent magnet synchronous motor ( BPMSM) , a new initial rotor orientation method was proposed based on command current control. The suspension principle of BPMSM was given to analyze the necessary and sufficient conditions of achieving accurate position. The step angle and the positioning phase sequencer in initial orientation were optimized to identify 120° to 240° and to 0° initial orientation phase sequence. The ex periments of three steps initial orientation without load were completed on BPMSM digital test rig to achieve the test wares. The results show that the orientation accuracy is controlled at the range of —1 ° to 1 ° with minimum location resolution angle o f 0.2° and with motor radial displacement under 200 pjn. The initial rotor orientation of BPMSM can be realized by the proposed strategy with rapid steady starting.%为解决无轴承永磁同步电机(BPMSM)快速稳定启动的问题,提出了一种基于指令电流控制的转子初始定位方法.给出了BPMSM悬浮原理；分析了BPMSM实现准确转子初始定位的充要条件,初始定位中定位步距角的确定,初始定位的定位相序优化,同时确定了120°→240°→0°的BPMSM初始定位相序,并在BPMSM数字试验平台上进行了空载三步定位试验,给出了试验波形.结果表明:基于指令电流控制的初始定位方法可使定位精度控制在-1°～1°范围内,定位角度值最小分辨率为0.2°,电机转子的径向位移被控制在200 μm之内,能准确地完成无轴承永磁同步电机转子的初始定位,确保电机快速稳定启动.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)003【总页数】7页(P293-299)【关键词】无轴承电机;永磁同步电机;初始定位;指令电流;三步定位【作者】潘伟;左文全;朱熀秋;魏劲夫【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TM331无轴承永磁同步电机是采用了无轴承技术的高性能永磁同步电机，不仅具有永磁同步电机功率因数高、效率高、功率密度大的优点，还具有磁轴承无机械摩擦、无需润滑和免维护等一系列优良特性，可实现高速或超高速运行，在化学化工、生命科学、能源交通、航空航天及机器人等高科技领域具有潜在应用前景［1-4］.无轴承永磁同步电机本质上是一台永磁同步电机，电机顺利启动并稳定运行的基础是转子初始位置的确定，近年来许多学者都开展了这方面的研究.目前，转子初始位置的确定可分为有传感器检测法和无传感器估算法.在有传感器检测的方法中，较为典型的是使用增量式光电编码盘［5］，因其技术成熟、价格低廉，已得到了广泛的应用.但是由于无轴承永磁同步电机定位过程中转子尚未悬浮，较大的测量误差限制了传统光电码盘式角度测量方法的适用.关于永磁同步电机转子初始位置的无传感器估算法，利用电感的饱和效应检测转子初始位置是最常用的一种方法［6］.这类方法理论上可以达到较高的估计精度，但在实际应用中对电流检测硬件电路要求较高，实现起来具有一定的难度.向定子绕组注入恒定幅值的高频正弦电流，通过测算定子电压也可确定初始转子位置［7-8］，该方法会引入相位延迟以及需要测算线圈中的二次谐波电流.高频电压注入法可以检测零速和低速下的转子位置.其中旋转高频电压注入法更适用于凸极率较高的电机，而脉动高频信号注入法适用于表面贴装式永磁电机，但是高频信号的注入会带来高频噪声问题，且算法较为复杂.可以利用电机的反电动势来检测定子电压和电流值进而估计转子磁链和转速［9］，这种方法的优点是比较简单和有效，但是在低速时对定子电压和电流值的变化十分敏感，而在静止时由于转速为0，反电动势也为0，不可能估计出转子的初始位置.预定位法虽然思路清晰，但是容易出现定位失败［10］.例如，如果转子的起始位置恰好是90°，则转子就很难转到预定位置，其结果很可能与预定位置相差180°，从而造成转子初始定位的失败.若在这种情况下起动运行，则将引起转子位置检测的紊乱，很可能出现转子停在某一位置振动等意外情况.文中拟在预定位法的基础上提出一种基于指令电流控制的定位方法，分析实现准确转子初始定位的充要条件，初始定位中定位步距角的确定，初始定位的定位相序优化，同时确定120°→240°→0°无轴承永磁同步电机初始定位相序，并进行电机样机试验.1 无轴承永磁同步电机悬浮原理无轴承永磁同步电机径向力由3部分构成:麦克斯韦力、洛仑兹力与由于转子偏心而引入的径向力［4］.转矩绕组极对数P M为2，悬浮力绕组极对数P B为3时，将永磁体激励的磁场与转矩绕组激励的磁场进行合成并等效为如图1中大尺寸绕组的电流，同理，悬浮力绕组激励的磁场也等效为如图1中小尺寸绕组的电流，此时，无轴承永磁同步电机内麦克斯韦力合力与产生径向力的洛仑兹力的产生情况如图1所示.图1 无轴承永磁同步电机麦克斯韦力与洛仑兹力示意图图1中，Ψ4为转矩绕组产生的磁链，Ψ6为悬浮力绕组产生的磁链.在图1a中，左图的磁场分布沿x轴上下对称，左右不对称，麦克斯韦力合力方向必沿x轴，又由于y轴左侧的转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场互相减弱而右侧互相增强，因此产生的麦克斯韦力合力指向x轴正半轴方向;右图的磁场分布沿y轴左右对称，上下不对称，麦克斯韦力合力方向必沿y轴，又由于x轴上侧的转矩绕组气隙磁场与悬浮力绕组气隙磁场互相增强而下侧互相减弱，因此产生的麦克斯韦力合力指向y轴正半轴方向.图1b中，根据磁路最短原则，气隙内的磁力线必垂直于定子内表面，载流定子绕组所受洛仑兹力方向必与定子内表面相切，图1b左图中，载流转矩绕组(大尺寸绕组)所受洛仑兹力合力指向x轴正半轴方向，而载流悬浮力绕组(小尺寸绕组)所受洛仑兹力合力指向x轴负半轴方向;右图中载流转矩绕组所受洛仑兹力合力指向y轴正半轴方向，而载流悬浮力绕组所受洛仑兹力合力指向y轴负半轴方向.根据牛顿第三定律，转子将受到与上述洛仑兹力方向相反的径向力，而所有径向力的合力方向则取决于相应的两部分洛仑兹力的相对大小关系. 无轴承永磁同步电机内存在4部分洛仑兹力:①载流转矩绕组在转矩绕组气隙磁场中受到的洛仑兹力;②载流转矩绕组在悬浮力绕组气隙磁场中受到的洛仑兹力;③载流悬浮力绕组在转矩绕组气隙磁场中受到的洛仑兹力;④载流悬浮力绕组在悬浮力绕组气隙磁场中受到的洛仑兹力.其中，第②、③部分洛仑兹力合力均为径向力(如图1b所示)，第④部分洛仑兹力构成的电磁转矩为磁阻转矩，对于表面贴装式无轴承永磁同步电机，当转子处于中心位置时，这部分电磁转矩为0，此时，无轴承永磁同步电机的电磁转矩仅由第①部分洛仑兹力构成，其方程为式中:iMq为转矩绕组电流在其两相旋转坐标系下的交轴分量;ΨPM为转子永磁体产生的磁链.在定子上沿位移传感器方向建立x-y静止坐标系，设PB=PM±1，则无轴承永磁同步电机径向悬浮力方程［4］为式中:Fx与Fy分别为径向悬浮力在x轴、y轴上的分量;km，kc与kq均为常数;IPM为转子永磁体激励的磁场等效到转矩绕组中的电流;iMd为转矩绕组电流在其两相旋转坐标系下的直轴分量;iBd与iBq分别为悬浮力绕组电流在其两相旋转坐标系下的直轴分量与交轴分量;x与y分别为转子在x轴、y轴上的位移.2 无轴承永磁同步电机转子初始定位2.1 实现转子准确初始定位的充要条件一般的预定位方法多采用一步定位法，即通入一次直流指令信号后就直接进行判断.该一步定位法虽然思路清晰，但是判断过程复杂，而且还可能出现定位失败.假设欲将转子d轴一步定位到-90°位置上，如果此时转子d轴的初始位置是90°，则很难使转子转到预定位置，其结果很可能出现转子d轴的位置与预定位置相差180°的情况，从而造成转子初始定位的失败.若在这种情况下令电机启动运行，则将引起转子位置检测的紊乱，很可能出现转子停在某一位置振动等异常情况.所以，一步定位的方法很难保证转子初始定位的可靠实现.因此，欲实现可靠的转子初始定位，需要采用多次定位技术，即引入指令电流序列对转子实施全方位的多次定位.为了准确阐述文中中的转子初始定位策略，在此定义若干相关概念列于表1中.表1 转子初始定位相关概念概念定义定位区要实现定位的整个转子气隙空间位置区间定位强度角在某一指令电流作用下，实现准确定位时转子旋转定位能够跨越最大角度定位周期完成一次准确定位所需要的指令电流的最短作用时间定位步距角两次相邻定位之间，指令电流矢量方向所跨越的角度定位时长完成一次定位所需要的时间间隔定位衔接角定位衔接角=2×定位强度角-定位步距角定位覆盖区能够进行准确定位的区间的总和定位死区定位死区=定位区-定位覆盖区定位相序转子初始定位过程中采用的指令电流序列根据以上分析可知，欲实现可靠的转子初始定位，需要满足以下充分条件:① 定位步距角小于定位强度角;②定位时长大于等于定位周期;③ 定位衔接角大于零;④无定位死区;⑤ 定位覆盖区等于定位区.记定位强度角为θin，定位步距角为θstep，定位周期为Torie，定位时长为Δt，则实现准确的转子初始定位的充要条件为:① 定位步距角小于定位强度角，即θstep＜θin;②定位时长大于等于定位周期，即Δt≥Torie.在转子初始定位过程中，所采用的定位相序只要满足上述实现准确的转子初始定位的充要条件，就可以实现转子在定位区任意位置的准确、可靠的初始定位.2.2 转子初始定位中定位步距角的确定欲确定定位相序，首先要确定定位步距角.当逆变器直流母线电压一定，而且给定指令电流幅值一定时，转矩绕组中产生的电流幅值也随之确定.永磁同步电机的电磁转矩公式为式中:iPM为永磁体所激励的与转矩绕组交链部分磁场的转矩绕组中的等效电流矢量;i1为转矩绕组电流合成矢量;φ为i1与iPM之间的夹角;m为电机相数;PM为无轴承永磁同步电机转矩绕组极对数.由式(3)可知，只要每一时刻的i1相位超前于i PM相位90°，就可以使电机在最大电磁转矩作用下正向旋转，而电磁转矩T em 的大小则正比于|i1|.若电机空载启动，记空载转矩为T0，则只有当T em＞T0时，转子才能旋转以进行定位;若电机带负载启动，记负载转矩为T L，则只有当T em＞T0+T L时，转子才能旋转以进行定位.因此，为了实现准确的转子定位，需要产生一定大小的电磁转矩T em.当指令电流矢量幅值一定时，产生的电磁转矩也一定，相应地，产生的定位强度角也就一定.由实现准确的转子初始定位充要条件可知，定位强度角是定位步距角的取值上限，即定位步距角的取值不能超过定位强度角的数值.但是，为了尽可能地加快电机启动过程，需要采用接近定位强度角数值的定位步距角.根据已经确定的定位步距角，可以画出相应的定位区内的定位角图.定位步距角为90°与120°时的定位角图分别见图2和3.2.3 转子初始定位的定位相序优化若在转子初始定位过程中采用两步定位，则该两步定位的转子气隙空间位置角的差值不能为180°，否则无论转子初始定位的过程重复多少次，总会出现类似采用一步定位法时出现的转子初始定位失败的情况.若两步定位的转子气隙空间位置角的差值不是180°，则无论该两步定位的转子气隙空间位置角的差值为多少，定位覆盖区中总会存在某一区间不能对定位区进行两重覆盖，如果在该区间内一旦出现定位失败，则将无法保证转子初始定位的成功.因此，为了实现可靠的转子初始定位，必须采用两步以上的定位过程.同时为了提高转子初始定位的可靠性，还需要采用均匀分布的定位相序，即采用的所有定位角度在电机气隙内要均匀分布.当定位步距角为90°和120°时，假设定位强度角分别为90°和120°，则可以采用的定位相序方案的定位角图见图 4，5.由图4，5可见，在0°到360°的整个定位区内，定位衔接角(分别为90°和120°)均大于0，无定位死区，定位覆盖区等于定位区，且为两重覆盖.若同时采用大于定位周期的定位时长，则可满足实现准确转子初始定位的充要条件.由以上分析可知，实现可靠转子初始定位的最少步数为3步.同时，在最后一步定位完成后，要求电机的转角为0°，即转子d轴在转子气隙空间位置角为0°的位置上.因此，根据均匀对称原则，同时考虑转子初始定位周期时间的缩短，理想的优化定位相序为120°→240°→0°，对应的指令电流矢量位置分别为B相轴线→C相轴线→A相轴线.要实现此定位相序，需要保证定位强度角大于120°.2.4 采用120°→240°→0°定位相序时转子运动分析当采用120°→240°→0°定位相序时，转矩绕组的受力分析及各矢量关系如图6所示.图6a为定位初始时刻的转子位置状态，转子d轴在任意位置，转矩绕组指令电流矢量电角度为120°(即在B相轴线上);图6f为定位完成时的转子位置状态，转子d 轴停靠于电机气隙空间电角度0°的位置上.根据牛顿第三定律，转子将受到与转矩绕组所受力大小相等而方向相反的表面切向力，在这个力的作用下，转子开始旋转，其过程如图6a到6b，6c到6d和6e到6f所示.图6 定位步距角为120°时的受力分析示意图3 试验结果及分析无轴承永磁同步电机试验样机参数如下:功率P N=1 kW，转速n=3 000 r·min-1，定子绕组极对数P M=2，定子电阻R S=2.01Ω，转子直径D R=88 mm，转子质量 m=2.85 kg，转动惯量J=0.007 69 kg·m2，定子直轴和交轴电感L=0.008 H，悬浮力绕组极对数P B=3，电机气隙长度l g=2 mm，辅助机械轴承气隙长度δ=0.25 mm.试验系统主要包括4部分:DSP控制器、功率放大器、无轴承永磁同步电机、接口电路板与微机系统，其中包含的功能模块有:①无轴承永磁同步电机样机;② 旋转编码器及调理电路;③正交编码单元;④ 转子径向位移传感器及调理电路;⑤ A/D转换器;⑥ 处理、计算与控制程序;⑦功率逆变器;⑧人机交互界面.三步定位试验时电机空载运行，逆变器直流母线电压设置为50 V，定位步距角取120°，而定位相序为120°→240°→0°，测得转矩绕组A相，B相和C相的指令电流波形如图7和图8所示.由图7，8可见，指令电流矢量位置分别为B相轴线→C相轴线→A相轴线，电机旋转到设定的角度后继续往下一个设定角度旋转，最终完成转子的定位，然后电机开始低速变频启动.试验共进行4次，将每次定位的角度值与已知确定的定位角度值数据进行比较，得到如图9所示结果.图9 转子定位角度误差曲线由图9可见，基于指令电流控制的三步定位法可以使定位精度控制在-1°～1°范围内，定位角度值最小分辨率为0.2°.图10为无轴承永磁同步电机起动过程中x方向径向位移的变化波形.在图10中，0～2 s是电机转子初始定位时的波形，此时转子在外加支撑的辅助轴承上振动，电机的径向最大偏心位移为辅助机械轴承气隙长度δ=250μm.2 s时电机开始低速变频启动，同时通入悬浮力绕组电流加入悬浮力，转子受悬浮力作用悬浮起来，并始终沿中心位置做微小的振荡，电机的径向位移小于辅助机械轴承气隙长度250μm，被控制在200μm之内.图10 转子x轴方向的径向位移波形4 结论针对其转矩产生原理，在预定位法的基础上，提出了一种基于指令电流控制的定位方法，得出以下结论:1)分析得到了实现准确转子初始定位的充要条件，初始定位中定位步距角的确定.2)对初始定位的定位相序进行优化，确定了120°→240°→0°无轴承永磁同步电机初始定位相序.3)研究结果表明:三步定位完成后，转子N极能够准确停靠在转子气隙空间位置0°的位置上;定位对电机转子悬浮影响较小，启动快速稳定.参考文献(References)【相关文献】［1］ Asama J，Amada M，Tanabe N，et al.Evaluation of a bearingless PM motor with wide magnetic gaps［J］.IEEE Transactions on Energy Conversion，2010，25(4):957-964. ［2］ Miyamoto N，Enomoto T，Amada M，et al.Suspension characteristics measurement of a bearingless motor［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2009，45(6):2795-2798.［3］朱熀秋，孙晓东，孙玉坤.无轴承永磁同步电机数控系统设计与实现［J］.江苏大学学报:自然科学版，2006，27(6):536-540.Zhu Huangqiu，Sun Xiaodong，Sun Yukun.Design and realization of digital control system for bearingless permanent magnet-type synchronous motors［J］.Journal of Jiangsu University:Natural Science Edition，2006，27(6):536-540.(in Chinese)［4］ Zhu Huangqiu，Cheng Qiuliang，Wang Chengbo.Mo-deling of bearingless permanent magnet synchronous motor based on mechanical to electrical coordinates 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电机电流相角超前补偿因子
电机电流相角超前补偿因子全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电机电流相角超前补偿因子在电机控制系统中扮演着非常重要的角色，它能够帮助提高电机的效率和性能。
在本文中，我们将深入探讨电机电流相角超前补偿因子的概念、作用以及在电机控制系统中的应用。
一、电机电流相角超前补偿因子的概念电机电流相角超前补偿因子是指在电机控制系统中用来提高电机效率和性能的一种补偿控制策略。
一般来说，电机的电流相角会滞后于电压相角，这会导致电机的效率下降和性能下降。
为了解决这一问题，需要引入电机电流相角超前补偿因子，以提前调整电流相角，使电机在工作时能够尽可能接近理想状态。
1. 提高电机效率：电机电流相角超前补偿能够帮助电机在工作时减少能量损失，提高效率。
通过提前调整电流相角，可以让电机在运行时更加接近理想状态，降低能量损失，提高效率。
3. 增加电机的寿命：电机电流相角超前补偿可以帮助电机降低运行过程中的损耗，延长电机的寿命。
通过提前调整电流相角，可以使电机的运行更加稳定，减少电机损耗，延长电机寿命。
电机电流相角超前补偿因子在电机控制系统中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 矢量控制：在矢量控制系统中，通过引入电机电流相角超前补偿因子，可以帮助电机更精确地控制输出，提高系统的响应速度和控制精度。
第二篇示例：电机电流相角超前补偿因子是电机控制系统中的重要参数之一，它在调节电机工作过程中的性能和效率方面起着至关重要的作用。
在电机控制系统中，通过调节电流相位角的超前补偿因子，可以提高电机的效率、降低功耗、改善电机的动态响应能力以及提高系统的稳定性。
本文将详细介绍电机电流相角超前补偿因子的概念、作用原理、调节方法以及在实际应用中的重要性。
一、电机电流相角超前补偿因子的概念1. PI控制器调节方法：通过设定PI控制器的参数来调节电机的电流相角超前补偿因子，实现对电机工作过程的精确控制。
第三篇示例：电机电流相角超前补偿因子是电机控制系统中重要的参数之一。
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2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
2011年 科研热词 麦克斯韦张量 转矩 转子质量偏心 设计 自适应滤波器 磁饱和 磁阻最小原理 球体电机 最小均方算法 无轴承电机 无轴承开关磁阻电机 无轴承开关磁阻发电机 数学模型 振动 悬浮原理 悬浮力 径向偏心 开关磁阻电机 建立模型 全周期发电 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
科研热词 无轴承电机 开关磁阻电机 高频注入法 非线性解耦 逆系统 解耦 混合定子 无轴承发电机 数学模型 支持向量机 损耗 悬浮力 径向位移自检测 开关磁阻发电机 偏心 互感
推荐指数 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5
科研热词 静态偏心 有限元方法 无轴承电机 径向力 开关磁阻电机
推荐指数 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 有限元法 无轴承开关磁阻电机 开关磁阻电机 电感 增强型能量增量法 双标量磁位法 铁心损耗 逆系统 超前角 解耦控制 磁滞损耗 矢量磁位法 涡流损耗 棱边有限元法 无轴承磁悬浮电机 无轴承 控制系统 控制策略 平均悬浮力
永磁电机相位超前角计算公式
永磁电机相位超前角计算公式永磁电机相位超前角是指永磁电机的转子磁场向前相对于定子磁场的角度差。
它在永磁电机的控制和设计中起着重要的作用。
本文将详细介绍永磁电机相位超前角的计算公式，并解释其在永磁电机工作原理和性能优化方面的指导意义。
在永磁电机中，定子磁场由电流通过定子线圈产生，而转子磁场由永磁体产生。
相位超前角的大小决定了转子磁场与定子磁场之间的相对位置，进而影响了电机的转矩和效率特性。
永磁电机相位超前角的计算可以通过以下公式得到：相位超前角= 180° - θ_rm其中，θ_rm为转子磁场与定子磁场之间的相对位置。
根据电机的设计参数和运行条件，可以计算出θ_rm的值，从而得到相位超前角。
相位超前角的大小直接影响永磁电机的性能。
当相位超前角较小时，转子磁场与定子磁场的相对位置较接近，有利于产生更大的转矩。
相反，当相位超前角较大时，转子磁场与定子磁场的相对位置较远，可能导致减小的转矩输出。
因此，通过合理地控制和设计相位超前角，可以优化永磁电机的性能。
一般来说，在设计永磁电机时，需要考虑电机的工作条件和要求，确定合适的相位超前角值。
对于不同的应用，相位超前角的要求可能会有所不同。
在永磁电机控制方面，相位超前角的大小也需要考虑。
一般来说，为了实现较高的转矩和效率，相位超前角应尽量减小。
当相位超前角较小时，电机的输出性能会更好，包括更大的转矩和较高的效率。
总之，永磁电机相位超前角是永磁电机中一个重要而有指导意义的参数。
通过合理地计算和控制相位超前角，可以优化永磁电机的性能和效率，提高其在各个应用领域的应用价值。
开关磁阻电机控制中的角度细分
相似 ，定转子均 由普通硅钢叠压而成 ，转子既无绕 组 也无永 磁 体 ，定 子 各 极 绕 有 集 中绕 组 ，运 行 原 理
遵 循 “ 阻最 小原 理 ” 磁 ，即磁 通 总 是 沿 着磁 阻最 小 的 路 径 闭合 。开 关磁 阻 电机 调 速 系 统 （ Ｒ 主 要 就 是 Ｓ Ｄ）
ｄｖ ｉ ｙｓｆ ａｅ ｉ ｕｔｎｏ ｓ ｎｌｓ ｅｔｅａｖｎａｅ ｎ ｅｋ ｅｓｏ Ｌ （ ｈ ｓ ｏｋ ｄ Ｌ ｏ ） ｉｉｏ ｂ ｏ ｗ ｒ，ｓ ｌ ｅｕｌ ａ ａ ｉ ｈ ｄ ａｔｇｓａ ｄｗ ａ ｎ ｓ ｆ Ｌ Ｐ ａｅ—ｌｃｅ ｏｐ ｓｎ ｔ ｍ ａ ｙ ｙｓ Ｐ ｍ ｌｐｅｆ ｑ ｅ ｃ ｉ ｕｔｏｒａ ｚ ｎ ｕａ ｎ ｉｉｏ ． Ｔ ｋ Ｒ （ ｗ ｔ ｅ ｅ ｃｎ ｅＭｏ ｒ ｓｔｅ ｕｔ ｌ ｒ ｕｎ ｙｃｒ ｉｔ ｅｌ ｅａ ｇｌｒ ｅｄｖｓ ｎ ａ ｅＳ Ｍ Ｓ ｉ ｈ ｄＲ ｌ ａ ｃ ｔ ）ａ ｈ ｉ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ ｉ ｃ ｕ ｏ
ｌｒｆｎ ｖ ｓｏ ａ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ＲＭ ， ｂｕ ｈ ｏｔ ｒ ｔ ｏ ｓｂｅｔｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｅ ｄｉｉｉｎ ｃ ｎ ｉ ｒ ｖ ｈ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＳ ｉ ｔｔ ｅ ｓ ｆｗａｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｔｅ ｈａ ｈ ａ ｄ ｒ ｏ ｎ ｃ ｎｒ ｌｐ ｅ ｉｉｎ ａ ｄ ｒ ｌａ ｌｔ ． ｎｅ ｉ ｏ ｔｏ ｒ ｃ ｓｏ ｎ ｅｉｂｉ ｙ ｉ
ｃｎｒｌ ｂｅｔ ｈ ｗ ｅｈｄ ｅｅｕｅ ｓｅｔ ｅ ，ａｄｔｅｅｐ ｒ ｅ ｔ ｓｌ ｄｃｔ ｔａ ｔｅ ｎ ｕ ｏ ｔ ｊｃ，ｔｅｔｏｍ ｔｏｓ ｒ ｓｄｒ ｐｃｉ ｌ ｏｏ ｗ ｅ ｖ ｙ ｎ ｘ ｅｉ ｎａ ｒ ｕｔ ｉ ｉａ ｔｈ ｇ — ｈ ｍ ｌｅ ｓｎ ｅｈ ａ
无刷直流电机 超前角 导通角
无刷直流电机是一种新型的电机，与传统的有刷直流电机相比具有许多优势。
在无刷直流电机中，超前角和导通角是两个重要的性能参数，对于电机性能和控制有着重要的影响。
本文将分别介绍无刷直流电机、超前角和导通角的概念，以及它们在电机控制和应用中的重要性。
一、无刷直流电机的概念及特点无刷直流电机是一种利用永磁体或者交换电流产生磁场来驱动转子旋转的电机。
与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机采用电子换向技术，不需要使用碳刷来实现换向，因此避免了有刷直流电机中碳刷会产生的摩擦、磨损和火花等问题。
无刷直流电机具有转速范围广、噪音低、寿命长、效率高等优点，因此在各种电动工具、家用电器、汽车和工业设备中得到了广泛的应用。
二、超前角的概念及其在无刷直流电机中的作用1. 超前角的概念超前角是指电机驱动电流和转子磁场之间的相位差。
在无刷直流电机中，电机控制系统需要根据转子位置和转速来控制电流的大小和相位，以保持电机的稳定运行。
而超前角则是控制系统中一个重要的参数，它决定了电流何时何地加到电机的哪个相位，从而影响了电机的转矩和效率。
2. 超前角在无刷直流电机中的作用超前角的大小会影响电机的输出转矩和效率。
通常情况下，超前角越大，电机输出的转矩和效率就越高。
但是过大的超前角也会导致电机振动和噪音增加，甚至可能引起电机失速。
合理地选择超前角大小对于保证电机的稳定运行和提高电机性能至关重要。
三、导通角的概念及其在无刷直流电机中的作用1. 导通角的概念导通角是指电机中每个相位的电流导通的时间。
在无刷直流电机中，电流是通过功率器件（例如晶闸管、MOS管等）来控制的，导通角就是决定了功率器件何时导通，从而决定了电机的工作状态和性能。
2. 导通角在无刷直流电机中的作用导通角的大小会直接影响电机的运行效果和控制，过小或过大的导通角都会导致电机的运行不稳定或功率利用不充分。
合理地选择和控制导通角对于保证电机的稳定运行和提高电机效率至关重要。
超前角和导通角作为无刷直流电机的重要性能参数，对于电机的稳定运行和性能表现起着至关重要的作用。
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前角 m 定义为方波电流导通周期的中点位置和
定、转 子极 对 中 位 置 之 间 的 夹 角, 开 通 角 on =
- ( / 24) - m , 关断角 off = / 24- m; 为转子转
角, 正转矩区间 ≤ 0, 负转矩区间 > 0; ima为主绕
组的电流; d= b2 - 4ac = 4r 2+ 144 2r lg 0+ 576lg 02,
文献[ 14] 中采用直线磁路和改进的椭圆形磁 路分割求取无轴承开关磁阻电机气隙磁导, 进而推 导出电机的电感表达式、径向悬浮力和电磁转矩的 解析表达式, 从而建立了一套新型的无轴承开关磁
阻电机数学模型。该数学模型不仅保证了定、转子
齿极对中位置时电磁转矩的连续性, 而且较为准确
地描述了沿 和 方向径向悬浮力间的耦合关系。
收稿日期: 2008-01-04; 修订日期: 2008-02-28 作者简介: 杨钢, 男, 博士研究生, 1975 年 10 月生; 邓智泉( 联系人) , 男, 教授, 博士生导师, E -mail: dzq@ nuaa. edu. cn。
16 0
南 京 航 空 航 天 大 学 学 报
Advanced Angle Calculating Method for Winding Currents in Bearingless Switched Reluctance Motor
Yang Gang , Deng Zhiquan, Cao X in, L uo J ianz heng, Wang X iaolin
开关磁阻电机具有固有的高速适应性和良好 的容错能力, 它在航空航天、舰载运输等领域具有
相当的应用优势[ 1-3] 。“轴承”问题一直是该电机走 向高速实用化的“瓶颈”。磁悬浮轴承由于占有相当
基金项目: 教育部博士点科研基金( 20060287010) 资助项目; 航空基础科学基金( 05F 52040) 资助项目; 新世纪优秀人才 支持计划资助 项目; 南京航空航天大学博士学位论文创新与创优基 金( BCXJ05-04) 资助项目。
F = K fimaisa
( 5)
式中: i sa=
i
+ 2
sa1
i
2 sa2
;
K
f=
K
2f1+
K
2 f2
。
平均电磁转矩表达式为
T avg =
T mavg +
T savg =
Gtm(
m) im2 a +
Gts(
m)
F2 i2m a
( 6) 式中
24N
2 m
0lr
2m
2-8
rt1 - 2lg0
Gtm( m) =
杨 钢 邓智泉 曹 鑫 罗建震 王晓琳
( 南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室, 南京, 210016)
摘要: 无轴承开关磁阻电机是一个复杂的非线性强耦合系统。控制的关键在于根据给定 的悬浮力和转矩得 到所 需要的绕组电流和超前角。在无轴承开关磁阻电机数 学模型的基础上, 针对现有文献中 超前角和绕组电流 计算 流程的不足, 进行了改进。改进后的计算方法避免了在超前角 求解过程中, 计算流程的中断。改进算法首先对给 定的悬浮力和转矩是否能够同时满足进行了 判断。当 不能同时满足给定的悬浮力和转矩时, 给出了一种计 算超 前角和绕组电流的算法; 当能够同时满足给定的悬浮力和转矩时, 超前角和绕组电流由判别式 计算, 改进算 法使 计算出 的超前角能够位于有 效区间内。此外, 针对计算出的绕组 电流有可能超 过限值的情 况, 对 算法进行了 补 充。采用改进算法后, 在实验样机上进行了实验验证, 实现了样 机的稳定悬浮。 关键词: 开关磁阻电机; 无轴承; 超前角; 电流 中图分类号: T M 301 文献标识码: A 文章编号: 1005-2615( 2009) 02-0159-06
第 41 卷
的轴向空间, 在超高转速和微型应用领域均受到了 限制。将磁悬浮轴承中的控制绕组叠绕在电机定子 槽中, 利用电力电子技术和微机控制使转子同时具 备旋转和自悬浮功能于一体的无轴承电机是高速 电机研究领域的重大突破[ 4-10] 。由于无需独立的径 向磁轴承支撑, 可靠性提高, 高速电机可微型化, 可 突破超高转速的限制, 特别是无轴承技术可使开关 磁阻电机的高速适应性得到充分体现。
( Aer o -Po wer Sci-T ech Center , N anjing U niv ersit y o f Aer onautics & A str onautics, N anjing, 210016, China)
Abstract: A bear ingl ess sw it ched rel uctance mot or ( BSRM ) is a com plicat ed, nonlinear and st rongly co upled system . In BSRM t he key of a cont rol sy st em is t o calculate t he advanced angle and w inding cur rent s according t o the needed radial f orce and the t or que. T his paper im prov es t he previous method f or calcul at ing t he advanced angle and w inding current s based on mat hem at ical m odels o f BSRM . T he im pro ved method av oids an int err upt of t he calculat ing f low of t he advanced angl e. F ir st ly, t he improved met ho d judges whet her t he needed radial fo rce and t he t orque can be simultaneously satisfied. T he met ho d f or calculating t he advanced angle is giv en w hen t he needed r adial for ce and the t orque ar e unsat isf ied. While the radial for ce and t he t orque can be obt ained at t he same t im e, the advanced angle and w inding cur rent s are calculat ed by t he discriminate. T he advanced angle calculat ed by t he improved met ho d locat es on the ef f ect iv e interv al . Mo reover, considering t he inf luences of the limit value of w inding current s, ex periments are f ulfilled by t he improved m et hod. Exper im ent al result s co nf irm t hat t he st able operat ion o f BSRM can be realized. Key words: swit ched reluct ance mot or ; bear ingless; advanced ang le; cur rent
根据文献[ 14] 的分析, 径向悬浮力表达式为
F
K f1 K f2 isa1
F ≈ i ma - K f2 K f1 isa2
( 1)
式中径向悬浮力比例系数 K f1, K f2分别为
K
f1
≈
N
mN b lg 0
0lr
(
- 12 6lg 0
)+
4( 2r + lg 0) r2 2 + r lg 0( + 2)
a= 12 r , b= 24lg0 + 2r , c= - 2 lg 0, t1 = - / 24+
m, t2 = - / 24- m。
第2 期
杨 钢, 等: 无轴承开关磁阻电机绕组电流超前角 计算方法
16 1
由式( 6) 可得主绕组电流的表达式为
ima =
T avg +
T
2 avg
-
4Gtm (
1 无轴承开关磁阻电机的数学模型
本文以 12/ 8 结构电机为例说明电机绕组的构 成。无轴承开关磁阻电机采用集中绕组, 定子每个 凸极上有两套绕组( 以 A 相为例) : ( 1) 主绕组 N ma, 由 4 个正对凸极上的主绕组串联而成; ( 2) ( x ) 方 向悬浮绕组 N sa1和 ( y ) 方向悬浮绕组 N sa2, 分别由 各自方向两个正对凸极上的悬浮绕组串联而成。
m) G ts(
m) F 2
2G tm( m )
( 9)
2 现有确定超前角方法的局限性
从式( 5, 6) 可以看出, 通过给定的T avg和F 不能 唯一地确定 m, ima和isa 。文献[ 11-12] 从减少负转矩
本文在无轴承开关磁阻电机数学模型的基础 上, 根据其非线性特性, 对主绕组电流和绕组电流 超前角的计算方法进行了改进。改进后的计算方法 通用性更强, 不仅使悬浮力和转矩在计算流程中得 到了拓展, 而且避免了原有计算流程的不足, 完善 了绕组电流超前角的计算方法。改进算法首先对给 定的悬浮力和转矩是否能够同时满足进行了判断。 当不能同时满足给定的悬浮力和转矩时, 给出了一 种求解超前角的算法。当给定的悬浮力和转矩能够 同时满足时, 超前角和绕组电流由判别式计算, 改 进算法使求解出的超前角能够位于有效期间内。此 外, 本文还根据计算出的绕组电流有可能超过限值 的情况, 对算法进行了补充。实验验证了改进算法 的有效性。