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优先发表 | 三篇关于驱动系统鲁棒控制评估、开关磁阻电机无传感器调速及永磁同步电机磁场分析的文章

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A robustness evaluation method for the robust control of electrical drive systems based on six-sigma methodology

基于六西格玛方法的电气驱动系统鲁棒控制鲁棒性评价方法

Nabil Farah; Gang Lei; Jianguo Zhu; Youguang Guo

N. Farah, G. Lei, J. Zhu and Y. Guo, "A robustness evaluation method for the robust control of electrical drive systems based on six-sigma methodology," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, doi: 10.30941/CESTEMS.2025.00011.

Abstract—Numerous uncertainties in practical production and operation can seriously affect the drive performance of permanent magnet synchronous machines (PMSMs). Various robust control methods have been developed to mitigate or eliminate the effects of these uncertainties. However, the robustness to uncertainties of electrical drive systems has not been clearly defined. No systemic procedures have been proposed to evaluate a control system's robustness (how robust it is). This paper proposes a systemic method for evaluating control systems' robustness to uncertainties. The concept and fundamental theory of robust control are illustrated by considering a simple uncertain feedback control system. The effects of uncertainties on the control performance and stability are analyzed and discussed. The concept of design for six-sigma (a robust design method) is employed to numerically evaluate the robustness levels of control systems. To show the effectiveness of the proposed robustness evaluation method, case studies are conducted for second-order systems, DC motor drive systems, and PMSM drive systems. Besides the conventional predictive control of PMSM drive, three different robust predictive control methods are evaluated in terms of two different parametric uncertainty ranges and three application requirements against parametric uncertainties.

摘要—实际生产和运行中的许多不确定性会严重影响永磁同步电机(PMSM)的驱动性能。为了减轻或消除这些不确定性的影响,人们开发了各种鲁棒控制方法。然而,电气驱动对不确定性的鲁棒性尚未得到明确定义。目前还没有提出评估控制系统鲁棒性(鲁棒性如何)的系统程序。本文提出了一种评估控制系统对不确定性的鲁棒性的系统方法。通过考虑一个简单的不确定反馈控制系统来说明鲁棒控制的概念和基本理论。分析并讨论了不确定性对控制性能和稳定性的影响。采用六西格玛设计概念(一种鲁棒设计方法)对控制系统的鲁棒性水平进行了数值评估。为了证明所提出的鲁棒性评估方法的有效性,对二阶系统、直流电机驱动系统和 PMSM 驱动系统进行了案例研究。除了 PMSM 驱动器的传统预测控制外,还针对参数不确定性的两种不同参数不确定性范围和三种应用要求评估了三种不同的鲁棒预测控制方法。

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Enhanced sensorless control of switched reluctance motors using inertial phase-locked loop for extended speed range

基于惯性锁相环的开关磁阻电机增强型无传感器控制及转速范围扩展

Zifeng Chen; Xijian Lin; Huayu Ji; Zehua Li; Hang Zhao; Dianxun Xiao

Z. Chen, X. Lin, H. Ji, Z. Li, H. Zhao and D. Xiao, "Enhanced sensorless control of switched reluctance motors using inertial phase-locked loop for extended speed range," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, doi: 10.30941/CESTEMS.2025.00013.

Abstract—Sensorless control of switched reluctance motors (SRMs) often requires a hybrid mode combining low-speed pulse injection methods and high-speed model-based estimation. However, pulse injection causes unwanted audible noises and torque ripples. This article proposes an enhanced model-based sensorless approach to extend downwards the speed range in which sensorless control can work without injection. An inertial phase-locked loop (IPLL) based on a stator flux observer is introduced for position estimation. Compared to the conventional phase-locked loop scheme, the IPLL offers a more robust disturbance rejection capability and thus reduces the flux model errors at lower speeds. Experimental results substantiate the feasibility of the extended low-speed operation using the model-based sensorless control approach.

摘要—开关磁阻电机(SRM)的无传感器控制通常需要结合低速脉冲注入方法和高速基于模型的估计的混合模式。然而,脉冲注入会导致不必要的可听噪音和扭矩波动。本文提出了一种增强的基于模型的无传感器方法,用于无传感器控制在没有注入的情况下,向下扩展速度范围。介绍了一种基于定子磁链观测器的惯性锁相环(IPLL)用于位置估计。与传统的锁相环方案相比,IPLL提供了更鲁棒的干扰抑制能力,从而减少了低速下的通量模型误差。实验结果证实了使用基于模型的无传感器控制方法进行扩展低速运行的可行性。

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Additional magnetic field of dual-parallel rotor permanent magnet synchronous motor and its influence on electromagnetic torque

双并联转子永磁同步电机附加磁场及其对电磁转矩的影响

Yang Chen; Dajun Tao; Baojun Ge

Y. Chen, D. Tao and B. Ge, "Additional magnetic field of dual-parallel rotor permanent magnet synchronous motor and its influence on electromagnetic torque," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, doi: 10.30941/CESTEMS.2025.00015.

Abstract—The coupling effect of dual-parallel rotor connected stator permanent magnet synchronous motor not only affects the magnetic field in the coupling area, but also generates an additional magnetic field in the uncoupled area. The characteristics of the additional magnetic field and its influence on electromagnetic torque are studied in this paper. The topology and parameters of motor are described briefly. The existence of additional magnetic field is proved by the simulation models under two boundary conditions, and its characteristics and source are analyzed. The analytical model is established, and the influence of key parameters on the additional magnetic field is discussed. On this basis, the influence of the additional magnetic field on the electromagnetic torque of the motor is studied, and the analytical expression of the additional torque is constructed. The fluctuation rule is analyzed, and the additional magnetic field separation model is proposed. The theoretical analysis and simulation results reveal and improve the internal mechanism of reducing motor torque ripple by optimizing the duty angle and coupling distance. Finally, a prototype test platform is built to verify the correctness of the proposed theory and the accuracy of the simulation model.

摘要—双并联转子定子永磁同步电机的耦合效应不仅会影响耦合区域的磁场,还会在未耦合区域产生附加磁场。本文研究了附加磁场的特性及其对电磁转矩的影响。本文简要介绍了电机的拓扑结构和参数。通过两个边界条件下的仿真模型证明了附加磁场的存在,并分析了其特性和来源。建立了分析模型,并讨论了关键参数对附加磁场的影响。在此基础上,研究了附加磁场对电机电磁转矩的影响,并构建了附加转矩的解析表达式。分析了波动规律,提出了附加磁场分离模型。理论分析和仿真结果揭示并改进了通过优化占空比和耦合距离降低电机转矩纹波的内部机理。最后,建立了一个原型测试平台,以验证所提理论的正确性和仿真模型的准确性。

《中国电工技术学会电机与系统学报(英文)》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编,IEEE 副主席 Don Tan 博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。

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