集成高精度磁电编码器的高可靠笼型永磁转子盘式电机系统关键技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51677078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The existing driving system for electric vehicles cannot take consideration to the low speed large torque and the high and wide range speed at constant power, the high precision and the reliability of the position sensor, the efficient operation in the single and the full load condition, and urgent needs improvement of the reliability and the stationarity. In view of these, local project presents a high reliability reliability disc motor system integrated high precision magnet encoder and permanent magnet cage-rotor. The rotor is based on a mixed structure of permanent magnet cage type winding, and the stator is composed of T-type and iron core of SMC and variable-pole and torsion-ring type single-winding. Combined with a synchronous magnetoresistance type structure and radial salient-pole eddy current starting, the motor forms a shaft radial hybrid-magnetic-circuit, which makes full use of the space and promotes the torque and the power density. At the same time, local project designed a new type high-precision magnetoelectric hall encoder which can be placed inside the motor to realize the miniaturization of the system, and developed a high-precision and highly reliable look-up table with reconstruction and mapping, as well as a solving method based on double synchronous coordinate. In order to improve system reliability and tolerance, a sensorless vector control based on disturbance compensation has been proposed. Smooth switching strategy between vector control with position sensors and proposed sensorless control will be conducted in the future. It is necessary for application to construct design optimization and operation control theory of this novel machine system, and to design engineering prototype with control system.
现有电力牵引与推进用电机系统难以兼顾低速大转矩与高速宽范围恒功率调速、位置传感器的高精度与高可靠性、单一工况与全负载全转速高效运行,且运行可靠性与平稳性亟待提升。为从根本上解决上述不足,本项目提出一种集成高精度磁电编码器的高可靠笼型永磁转子盘式电机系统。电机转子采用笼型绕组和永磁体混合结构,定子由T型SMC铁芯和可变极扭环式单绕组构成,兼顾低速与高速性能,实现全工况高效运行。配合径向凸极涡流启动同步磁阻式结构,形成轴/径向混合磁路,充分利用空间,提升转矩和功率密度。设计新型可集成于铁芯内部的磁电编码器,实现系统小型化。开发高精度及高容错性重构映射查表法及双同步坐标变换轴角解算算法。提出基于扰动补偿的无位置传感器矢量控制技术,研究有/无位置传感器控制平滑切换策略,保障系统可靠性和容错能力。项目拟构建这一新型电机系统设计优化与运行控制理论体系,研制电机工程样机和驱动控制装置,奠定实用基础。

结项摘要

现有电力牵引与推进用电机系统难以兼顾低速大转矩与高速宽范围恒功率调速、位置传感器的高精度与高可靠性、单一工况与全负载全转速高效运行,且运行可靠性与平稳性亟待提升。为解决上述不足,本项目提出一种集成高精度磁电编码器的高可靠笼型永磁转子盘式电机系统。电机采用笼型永磁转子、T型SMC定子铁芯、可变极扭环式单绕组等技术,充分利用空间,提升转矩和功率密度,拓宽调速范围。分析电机转矩脉动的主要构成,针对电机固有齿槽转矩,提出一种具有斜极与移相双重效果的不对称双向斜极技术,通过对斜极模式、斜极角、移相角的优化,齿槽转矩抑制幅度达86.47%,转矩脉动降幅达78.8%。分析硅钢片、非晶合金、软磁复合材料(SMC)的各项材料特性,探讨不同材料对电机性能的影响,最终采用SMC作为T型定子铁芯材料,实现三维轴径向磁路。设计新型可集成于铁芯内部的新型高精度霍尔磁电编码器,实现系统小型化。开发了改进型的离线重构映射查表法和双同步坐标变换锁相环跟踪法两种轴角数字解算算法,解决了由于动态误差造成的结算结果中的恒值和跳变问题,使磁编码器实现无静差跟踪。无位置传感器矢量控制方面,提出基于带宽自适应扩张状态观测器,保证宽速范围一致的反电势观测精度。提出基于电流微分前馈的转速估计补偿策略,通过小信号模型对电机动态机械特性进行深入分析,探究无传感器系统动态性能不足的根本原因;进而,将负载扰动表征为q轴电流的微分,构建q轴电流的微分与转速波动的定量关系;最终,利用该定量关系对转速估计值进行前馈补偿,从而降低负载扰动下的转速估计误差。开展了基于BP神经网络的永磁同步电机自抗扰控制系统设计研究,解决了永磁同步电机自抗扰控制方法参数多、整定难的问题,利用PB神经网络的反向传播算法作为优化机制,减小 ADRC 控制性能对其控制参数的依赖性,增强控制器的控制性能。基于项目研究,构建新型电机系统设计优化与运行控制理论体系,研制工程样机和驱动控制装置,奠定实用基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(25)
专利数量(14)
Analysis of Characteristics of Permanent Magnet Synchronous Machines With Novel Topology of Fractional-Slot Concentrated Winding
分数槽集中绕组新型拓扑永磁同步电机特性分析
  • DOI:
    10.1109/tasc.2020.2977587
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Hu Linwei;Yang Kai;Sun Songjun;Yu Wenyi;Ding Yuanbo
  • 通讯作者:
    Ding Yuanbo
A Novel Four-Quadrant Variable Impedance and Its application
一种新型四象限可变阻抗及其应用
  • DOI:
    10.1049/iet-pel.2017.0173
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IET Power Electronics
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Meng Song;Dayi Li;Xueli Xiao;Yunsong Luo;Jing Hu;Kai Yang
  • 通讯作者:
    Kai Yang
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  • DOI:
    10.1109/tpel.2020.3019533
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Power Electronics
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Jiang Feng;Sun Songjun;Liu Anming;Xu Yunliu;Li Zhixiong;Liu Xicai;Yang Kai
  • 通讯作者:
    Yang Kai
Improved series active power filter with fundamental and harmonic magnetic flux hybrid compensation
具有基波和谐波磁通混合补偿的改进串联有源电力滤波器
  • DOI:
    10.1049/iet-pel.2017.0765
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IET Power Electronics
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li Dayi;Song Meng;Hu Jing;Luo Yunsong;Xiao Xueli;Yang Kai
  • 通讯作者:
    Yang Kai
Comparison of A Multi-Stage Axial Flux Permanent Magnet Machine With Different Stator Core Materials
不同定子铁芯材料的多级轴向磁通永磁电机比较
  • DOI:
    10.1109/tasc.2020.2990761
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Sun Songjun;Jiang Feng;Li Tianle;Xu Baichuan;Yang Kai
  • 通讯作者:
    Yang Kai

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙静宜

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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