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[发明专利]四开关三相逆变器驱动的无刷直流电机电流波动抑制方法-CN201611102538.9有效
发明人：夏长亮;武丹;陈炜;史婷娜 -专利权人：天津大学
申请日： 2016-12-02 - 公布日： 2019-04-26 - 主分类号： H02P6/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种四开关三相逆变器驱动的无刷直流电机电流波动抑制方法，步骤是：根据霍尔信号将无刷直流电机的每个电周期分为六个工作状态，其中两个工作状态与母线电容中点连接的相在换相区作为关断相参与换相，在正常导通区为非导通相；其他四个工作状态与母线电容中点连接的相为导通相；为了抑制与母线电容中点连接的相为关断相时换相区的电流波动，对非换相相开关管进行PWM调制，通过计算确定调制占空比；为了抑制与母线电容中点连接的相为非导通相时的正常导通区的电流波动，在传统双极性调制的基础上插入两个调节矢量，计算得到占空比，达到抑制电流波动的效果。本发明方法控制简单，无需根据电机工况调节控制器参数，无需增加硬件成本。
开关三相逆变器驱动直流电机电流波动抑制方法

[发明专利]一种抑制无刷直流电机换相转矩波动的PWM调制方法-CN201610866984.0有效
发明人：陈炜;刘亚鹏;曹彦飞;史婷娜;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2016-09-30 - 公布日： 2019-04-16 - 主分类号： H02P6/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种抑制无刷直流电机换相转矩波动的PWM调制方法，涉及直流电源、无刷直流电机、三相逆变桥和控制器，通过判定无刷直流电机的转速范围换相阶段采取相应的PWM调制措施来抑制换相转矩波动，同时实现对无刷直流电机换相时间的缩短；由于换相时间对无刷直流电机无位置传感器控制反电势过零点检测方法有很大改善，同时可提高无刷直流电机的平滑运行性能。本发明在PWM调制方式的基础上，通过在换相阶段选择最佳的PWM调制方式，有效抑制无刷直流电机全速范围的换相转矩波动，同时缩短换相时间，控制简单，实现容易，提高了无刷直流电机的平滑运行性能。所提出的方法无需改变拓扑结构，仅需对软件部分稍加改动即可使用，无需增加硬件系统成本。
一种抑制直流电机转矩波动 pwm 调制方法

[发明专利]适用于无刷直流电机的平稳电磁制动方法和装置-CN201610498046.X有效
发明人： 史婷娜;牛兴卓;李新旻;陈炜;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2016-06-27 - 公布日： 2019-01-29 - 主分类号： H02P6/24 文献下载
摘要：本发明属于无刷直流电机控制技术领域，为实现保持电磁转矩换相无波动，又能使制动转矩大小可控的制动方法，提升电机在制动状态下的转矩控制性能，此过程中无换相转矩波动，控制性能不受电机转速的影响。本发明采用的技术方案是，适用于无刷直流电机的平稳电磁制动方法，包括调制策略切换和换相电流控制两部分；调制策略切换：根据特定电机参数以及设计者要求将电机转速进行合理分区，分为高速区和低速区；高速区使用回馈制动即调制策略1，低速区使用反接制动即调制策略2；换相电流控制是设计换相占空比补偿控制器，使其与主控制器相互配合构成电流控制器，最终计算出合适的换相占空比。本发明主要应用于无刷直流电机的设计制造场合。
适用于直流电机平稳电磁制动方法装置

[发明专利]一种适用于全封闭内置式永磁电机的转子冷却结构-CN201811007501.7在审
发明人：夏长亮;康铭;史婷娜;郭丽艳;王慧敏;王志强 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-08-31 - 公布日： 2018-12-18 - 主分类号： H02K9/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于全封闭内置式永磁电机的转子冷却结构，包括电机转子、风刺底盘和风刺叶片，所述电机转子上开设有轴向通风孔和第一固定安装孔，所述风刺底盘上开设有与所述第一固定安装孔相对应的第二固定安装孔，所述第二固定安装孔两两之间安装有风刺叶片，且安装方向与电机轴向和电机径向各成0°～90°，所述第一安装孔和第二安装孔内共同设置有安装杆。该结构采用一种风刺结构，在原有风刺基础上加入了两个倾斜角，以增加转子两侧气压差，结合转子轴向通风孔，强迫端腔空气通过通风孔进行冷却，加强了转子内部冷却效果，且不改变电机的电磁特性。
风刺固定安装孔内置式永磁电机转子冷却结构转子电机转子安装孔底盘叶片转子轴向通风孔轴向通风孔安装方向电磁特性电机径向空气通过内部冷却安装杆电机轴气压差通风孔端腔冷却电机

[发明专利]一种无刷直流电机的电流控制方法-CN201611117271.0有效
发明人：夏长亮;李佩芬;李新旻;陈炜;史婷娜 -专利权人：天津大学
申请日： 2016-12-07 - 公布日： 2018-11-30 - 主分类号： H02P6/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种无刷直流电机的电流控制方法，包括：在二极管整流桥输出电压能够维持无刷直流电机电流连续与平稳的区域，由二极管整流桥向无刷直流电机供电；当整流桥输出的电压等于电机运行所需的电压时，切入直流侧的小电容；小电容切入后，当电容电压大于电机额定电压时，根据二极管整流桥的输出电压和电容电压，计算出直流侧平均电压维持在电机额定电压时的直流侧开关管占空比；当电容电压小于电机的额定电压时，直流侧开关管的占空比为1，以尽可能维持直流侧输入电压为电机的额定电压；小电容的切出时刻根据切入时刻和该区域持续的时间得到；直流侧电容量的大小从能量的角度进行计算。本发明减小直流侧的电容量，提高系统的可靠性。
一种直流电机电流控制方法

[发明专利]一种全封闭电机内循环冷却结构-CN201810405688.X在审
发明人：陈炜;鞠宇宁;史婷娜;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-04-29 - 公布日： 2018-10-12 - 主分类号： H02K9/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种全封闭电机内循环冷却结构，包括电机的定子、转子和转轴，所述转子一端设置有随所述转轴同步旋转的轴流风扇以增强电机端部空气的流动并改善散热；转子上设置有转子轴向通风孔，在轴流风扇的作用下，电机端部空气从转子一端经转轴向转子轴向通风孔流向转子另一端，以加快转子内部热量的转移；所述定子铁心外侧沿圆周方向设置有定子轴向通风孔以实现内部空气循环流动，定子轴向通风孔为端部空气提供了回流路径，空气在回流过程中被外部冷却结构冷却。本发明的冷却结构容易实现，无需复杂的制造工艺；转子轴向通风孔除了降低转子温度也能抑制永磁体温升，适用于各种带外部冷却结构的全封闭电机，可以同其它冷却结构组合搭配。
转子转子轴向通风孔全封闭电机转轴内循环冷却电机端部冷却结构外部冷却轴流风扇定子轴通风孔内部空气循环沿圆周方向定子铁心回流路径同步旋转一端设置制造工艺从转子永磁体散热温升流动冷却搭配电机

[发明专利]一种加强电机端部冷却的可拆卸式热管冷却结构-CN201710938914.6在审
发明人：陈炜;鞠宇宁;史婷娜;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-09-30 - 公布日： 2018-02-02 - 主分类号： H02K3/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种加强电机端部冷却的可拆卸式热管冷却结构，安装于电机端部两侧，用于同时对端部绕组、端部空气和转子进行冷却，包括直线段热管、曲线段热管、上层环形热管、下层环形热管和设置在热管顶部的散热片及垂直冷却热管；热管顶部及填充间隙设有导热绝缘材料；上层环形热管与下层环形热管通过直线段热管和曲线段热管相连，所述垂直冷却热管与直线段热管连接并穿出机壳；沿直线段热管分别设有至少一排上层环形热管和下层环形热管，上层环形热管和下层环形热管在上下两层直线段热管上对齐或错开排列。本发明该结构容易实现，且重力型热管无需外加动力；能够适用于绝大多数成型电机，而无需对电机本体进行大的改动。
一种加强电机冷却可拆卸热管结构

[发明专利]一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法-CN201410130933.2有效
发明人：夏长亮;赵家欣;阎彦;史婷娜 -专利权人：天津大学
申请日： 2014-04-02 - 公布日： 2017-09-19 - 主分类号： H02P21/30 文献下载
摘要：本发明公开了一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法，步骤包括（1）建立MC‑PMSM系统转矩、磁链评价函数集；（2）根据MC‑PMSM系统转矩、磁链评价函数集，建立MC主从矢量开关表；（3）根据MC主从矢量开关表选出主从矢量，并计算主从矢量占空比；（4）根据主从矢量占空比的计算结果对主从矢量占空比进行约束，并作用于电机系统。本发明提出了主控、从属矢量调制策略及相应的约束方法，可实现MC多矢量间的合理配合；可以有效抑制MC输出侧的转矩及磁链波动。本发明适用于由矩阵变换器馈电的永磁同步电机调速系统。
一种改善转矩性能矩阵变换器直接控制方法

[发明专利]减小内置式永磁电机铁耗的永磁体腔结构稳健性设计方法-CN201510351555.5有效
发明人：夏长亮;郭丽艳;张振;史婷娜;王慧敏 -专利权人：天津大学
申请日： 2015-06-23 - 公布日： 2017-07-28 - 主分类号： H02K15/03 文献下载
摘要：本发明涉及一种减小内置式永磁电机铁耗的永磁体腔结构稳健性设计方法，包括确定电机初始的永磁体腔结构，内置式永磁电机采用单层U型永磁体结构；改进电机的永磁体腔结构，在U型永磁体腔两侧接近转子铁心表面的位置增加三角形的永磁体腔拓展结构，并将相邻极间的永磁体腔进行连接；利用Taguchi法对永磁体腔改进结构进行优化；本发明改进了具有单层U型永磁体结构的内置式永磁电机的永磁体腔结构，改进后的结构能够有效降低气隙磁场中的谐波分量，使得电机的定、转子铁耗明显减小，且优化后的永磁体腔结构使得电机的电磁转矩波动及齿槽转矩明显减小，提升了电机运行的平稳性。
减小内置永磁电机体腔结构稳健设计方法

[发明专利]适用于多电机系统的改进型偏差耦合控制方法-CN201510289647.5有效
发明人： 史婷娜;刘昊;夏长亮;耿强 -专利权人：天津大学
申请日： 2015-05-29 - 公布日： 2017-05-17 - 主分类号： H02P5/50 文献下载
摘要：本发明涉及多电机协同控制领域，为提供一种适用于多电机系统的改进型偏差耦合控制结构，有效提升系统的同步性能和跟踪性能。为此，本发明采取的技术方案是，适用于多电机系统的改进型偏差耦合控制方法，利用体现电机转速重要程度的转速权重系数，并且将多电机转速同步控制分成系统转速控制和单元转速控制两个阶段进行控制；具体结构包括六个部分(1)系统转速值的计算；(2)系统转速控制；(3)单元同步误差计算；(4)单元误差计算；(5)单元转速控制；(6)多电机转速同步控制。本发明主要应用于多电机协同控制。
适用于电机系统改进型偏差耦合控制方法

[发明专利]一种永磁电机速度观测方法-CN201410393609.X有效
发明人： 史婷娜;王铮;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2014-08-11 - 公布日： 2017-02-15 - 主分类号： H02P21/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种永磁电机速度观测方法，涉及电机速度观测和速度控制领域，所述方法包括将绝对式编码器获得的转子位置、与所设计的kalman观测器的三部分相结合，观测出转子转速及电机的负载转矩值，将所观测的转速作为永磁同步电机控制系统的转速环的反馈信号；将永磁同步电机突变的负载转矩看作系统干扰量，利用所构建的kalman观测器观测的电机负载转矩作为电流环的前馈信号，构建前馈控制系统；通过电流控制器和空间矢量脉宽调制方法获得逆变器的开关次序，进而获得通入永磁同步电机的三相电压，最终使得永磁电机以一定转速转动。本发明采用自适应卡尔曼观测器获得的负载转矩能够及时反映系统的负载变化情况，将预估的负载转矩进行前馈控制，能够提高转速的准确跟踪能力。
一种永磁电机速度观测方法

[发明专利]一种适用于矩阵变换器的共模电压抑制方法-CN201410018559.7有效
发明人：阎彦;黄启勇;史婷娜;夏长亮 -专利权人：天津大学
申请日： 2014-01-15 - 公布日： 2017-01-25 - 主分类号： H02M5/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种适用于矩阵变换器的共模电压抑制方法；根据传统双电压调制方法选出矩阵变换器有效矢量，利用所述有效矢量的相邻方向上的一对幅值最大的大矢量和一对幅值中间的中矢量构成相反矢量，以所述相反矢量代替传统双电压调制方法中的零矢量，从而合成输出线电压；通过在传统双电压调制方法基础上构造一调制函数式，在满足矩阵变换器输入电流、输出电压控制要求的同时有效降低共模电压幅值，且保证同一输出相的理想开关切换时仅有两个理想开关发生变化。经实验证明，本发明可将共模电压降低至输入电源幅值的57.7%，同时输入与输出电流谐波含量要少于目前常用的优化零矢量调制位置法。
一种适用于矩阵变换器电压抑制方法

[发明专利]一种三电平NPC逆变器中点电位平衡控制方法-CN201510651953.9在审
发明人：夏长亮;崔福耀;史婷娜;谷鑫 -专利权人：天津大学
申请日： 2015-10-10 - 公布日： 2016-02-03 - 主分类号： H02M7/487 文献下载
摘要：本发明公开了一种三电平NPC逆变器中点电位平衡控制方法，所述中点电位平衡控制方法包括以下步骤：对三相正序电压注入零序电压后获取到的三相参考电压进行调制波分解，获取满足中点电位平衡的三相正、负调制波表达式；以功率开关管的开关频率作为指标对取值范围内的零序电压进行优化选取；利用正调制波补偿策略提高抗干扰能力；将补偿后的调制波与载波进行比较，最终得到三电平NPC逆变器所有功率开关管的开关序列。与现有的单调制波零序电压注入载波调制方法相比，本发明拓展了满足中点电位平衡的零序电压的可取值范围，且不存在中点电位不可控区。
一种电平 npc 逆变器中点电位平衡控制方法

[发明专利]一种新型无刷直流电机强鲁棒电流控制方法-CN201510719289.7在审
发明人：夏长亮;姜国凯;陈炜;王志强;史婷娜 -专利权人：天津大学
申请日： 2015-10-29 - 公布日： 2016-01-27 - 主分类号： H02P6/00 文献下载
摘要：一种新型无刷直流电机强鲁棒电流控制方法，设定在当前霍尔周期电流从x相流向y相，利用电机的电阻和电感参数，参考电流和线反电动势，计算出理想情况下的参考电压；利用参考电流，实际正向电流i_x及参考电压与线反电动势的差，计算出估计参数在单位控制周期中的变化率，并根据估计参数的先前值计算出估计参数；根据估计参数计算出连续控制量；利用实际正向电流与参考电流的误差，根据高频开关增益的自适应律获得开关增益k和开关控制量k·sgn(s)，其中s是根据电流误差设计的滑模面；由连续控制量u_cn和开关控制量k·sgn(s)得到新型无刷直流电机强鲁棒电流控制方法的输出电压u。本发明能够满足恶劣环境下无刷直流电机高性能控制的应用场合。
一种新型直流电机强鲁棒电流控制方法

[发明专利]一种能够有效减小电机铁耗的内置式永磁电机-CN201510350797.2在审
发明人：夏长亮;郭丽艳;张振;史婷娜;王慧敏 -专利权人：天津大学
申请日： 2015-06-23 - 公布日： 2015-10-21 - 主分类号： H02K1/27 文献下载
摘要：本发明涉及一种能够有效减小电机铁耗的内置式永磁电机，采用单层U型永磁体结构，即具有单层U型的永磁体腔结构，其特征在于，在U型永磁体腔两侧接近转子铁心表面的位置增加三角形的永磁体腔拓展结构，并将相邻极间的永磁体腔进行连接。改进后的结构能够有效降低气隙磁场中的谐波分量，使得电机的定、转子铁耗明显减小，且优化后的永磁体腔结构使得电机的电磁转矩波动及齿槽转矩明显减小，提升了电机运行的平稳性。
一种能够有效减小电机内置永磁