永磁电机及其控制技术的研究论文

河南理工大学直线电机与现代驱动研究所主要从事特种电机及其驱动系统的理论、应用和控制方面的研究。包括直驱电机技术，高效节能电机开发，多相电机设计及先进驱动技术等。侧重于永磁直线电机（PMLSM）电磁场理论、电磁参数及以永磁直线电机为动力源的机电一体化新型直线驱动系统的拓扑结构、运行特性、控制策略、优化设计、最佳性能等方面的研究，其成果可广泛应用于交通运输、油田、矿山、建筑等领域。研究所成立于八十年代中期，是国内最早开展直线电机专题研究的单位之一。从九十年代开始永磁直线电机垂直运输系统方面的研究。在国家、省部基金、攻关项目的资助和支持下，完成“直线电机提升系统理论与控制”等国家、省部级项目30项。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖2项、三等奖8项，获国家专利30余项。在国内外期刊和国际会议上发表论文300余篇，其中SCI、EI收录70余篇。出版专著（译著）14部、教材11部。培养博士6名，硕士生80余名。研究组在长期的项目研究过程中自然形成了研究团队，2008年被评为河南省创新型科技团队。在直线电机垂直提升系统的理论及控制、直线驱动系统设计与分析、高效节能电机等方面做了创新性工作。荣誉所长:袁世鹰 所 长:汪旭东 副所长:上官璇峰历史沿革 1986年，焦作矿业学院（现河南理工大学前身）成立了矿用电机及应用研究所，开始矿用电机和直线感应电动机理论和应用研究。 1987年袁世鹰、焦留成教授与陕西直线电机设备公司和铜川矿务局合作率先在国内开展矿用直线感应电动机研究，开发了矿用推车器等煤矿产品，被列为煤炭部“100推项目”之一。 1988年，获《中小型矿井10KV直接下井供电》国家“七五”攻关重大项目资助，团队创始人袁世鹰课题组与煤科总院上海分院、焦作矿务局合作开展矿井10KV供电技术、10KV防爆电机、电器研究（该项目1990年完成，1992年和1993年分别获能源部科技进步一等奖和国家科技进步二等奖） 。 1989年获煤炭部煤炭科学基金“提高矿用直线感应电机效率和功率因数研究(9010809)”资助，以该项目为题，袁世鹰、焦留成合作培养了全国较早、河南省第一个直线电机硕士（1991年获硕士学位）。 上世纪90年代初，国外提出了“直线同步电机驱动垂直运输系统”的构想。但是，面临重大理论和技术问题的挑战，成为直线电机研究领域的前沿课题。如果理论上和技术上的许多问题得到解决，则传统的提升系统将会发生巨大变革。无绳提升机将是直线电机和运输技术发展史上又一个重大突破，成为21世纪可与磁悬浮列车媲美的一种理想运输工具。国外主要研究的重点放在高层建筑的电梯方面。 1992年，研究所正式将直线电机驱动的矿井提升系统立项研究。 1993年获得煤炭部攻关项目“矿井直线电动机提升系统的理论与试验研究(编号:9410817)”。 1995年获国家自然科学基金“直线同步电动机提升系统的理论与控制研究(编号：69674021)和河南省攻关项目等多项资助，也是目前国内唯一开展此项专题研究的单位。 1998年建成了3m高、载荷50kg“永磁直线同步电动机（PMLSM）矿井提升试验系统装置”。实现了“五无”新型提升模式，“在永磁直线电机提升系统方面做了开创性的研究工作”（引自1998年全国直线电机年会纪要）。袁世鹰教授以该项研究挂靠中国矿业大学培养了第一名博士—焦留成（1998年获博士学位）。 2002年和2003年，获国家自然科学基金“分段式永磁直线电机交流伺服系统建模研究(编号：60374034)”、河南省重点攻关项目“PMLSM无绳电梯工业应用试验研究(编号:0223025300)”等多项国家、省部项目，依托这些项目，建成了PMLSM驱动的水平运输实验系统和三层楼高、载荷1300kg、接近工业实际的PMLSM驱动的第二代直线电机矿井提升试验装置，促进了大型提升系统从有绳到无绳的重大变革。袁世鹰教授以该项研究挂靠西安交通大学培养了第二名博士—汪旭东（2002年获博士学位）。 2003年，获河南省杰出青年科学基金项目 “直线电机非正弦工程电磁场的整体预测研究(编号：412002200)”资助，开展直线电机1D-3D电磁场统一解析理论研究。 2003年，与英国谢菲尔德大学电机及驱动研究所开展永磁电机合作研究。 2004年，团队与南非斯特兰堡大学合作，开展特种电机气隙磁链定向矢量控制策略研究。成果发表在《IEEE Transactions》上。 2004年，获得国家自然科学基金资助“永磁直线电机整体建模与性能控制研究(编号：60474043)”。 2005年，获河南省高等学校创新人才培养工程重大项目:“高效直线电磁抽油机技术及应用研究”资助，开始高效直线电磁抽油机技术与应用研究。 2006年与ASM国际一流芯片装备自动化公司开展合作研究，设计开发了多种直线（旋转）侍服电机。 2008年，获得“直线电机与现代驱动”河南省创新型科技团队称号。 2008年，获教育部留学回国人员科研基金“新型电磁泵电机的理论及应用研究”资助，开始高效节能电机的研究开发。 2009年，获河南省重点攻关项目“数控机床直线电机伺服系统的关键技术及应用研究（92102210359）”，开始数控机床直线电机伺服系统的研究开发。 2009年，获河南省杰出人才支持计划重大项目“无绳提升系统的关键技术及应用研究，开始开发PMLSM驱动的第三代直驱电梯产品化样机。 2010年，开发出了高效异步电机、自起动永磁电机、永磁发电机等20个系列的高效节能电机产品。 2010年，建成了具有完全自主知识产权的PMLSM驱动的额定载荷150kg国内首台家用直驱电梯产品化样机。 2010年，建成了具有完全自主知识产权、PMLSM驱动的五层楼高、载荷3000kg第三代直线电机高速电梯产品化样机。 2010年，获国家自然科学基金项目“永磁直线电机多轿厢无绳提升系统动态性能分析及其控制(61074095)” 资助，开始多轿厢垂直运输系统的理论与试验研究。 2010年，获教育部博士学科点专项科研基金“多自由度直线弧形电机基础理论研究”资助，开始多自由度直线弧形电机理论与试验研究。 研究队伍：河南理工大学直线电机与现代驱动研究所现有研究人员23人，其中教授8人，副教授7人，博导2人，博士11人。汪旭东 博士、教授、博导袁世鹰 教授、博导上官璇峰 博士、教授、硕导许宝玉 博士王福忠 博士、教授、硕导艾永乐 博士、教授、硕导付子义 教授、硕导康润生 教授、硕导荆双喜 教授、硕导吴尧辉 高工、硕导王海星 博士、副教授、硕导司纪凯 博士、副教授、硕导许孝卓 硕士、讲师封海潮 硕士、讲师张宏伟 硕士、讲师朱军 博士、副教授朱艺峰 博士、讲师王少华 副教授李 辉 副教授王素玲 博士、副教授王国东 博士、副教授高彩霞 硕士、讲师张 展 硕士、讲师 过程控制研究室建设与发展电气工程与自动化学院过程控制研究室成立于1993年。主要针对复杂工业过程对象，利用计算机技术，将人工智能、模糊控制、神经网络等理论和方法应用于工业过程控制系统中。优化工艺过程，研发过程控制系统与装置。过程控制研究室，是河南省“控制工程”重点学科开放实验室的重要组成部分；是河南省控制理论与控制工程重点学科的主要研究方向；研究室历史悠久，特色鲜明，研究成果突出。经过十几年的努力，在工业锅炉集散控制、玻璃配料生产线、黄磷配料生产线、水泥配料生产线、智能执行装置、电力系统监测监控等复杂系统的建模与控制方面做出了不懈的努力，解决了多项控制难题和关键技术，为工业过程自动化、矿山生产自动化与信息化作出了较大贡献。形成了和凝聚了一支具有硕士、博士学位的博士生导师、教授、副教授、讲师组成的老中青相结合的创新研究团队。每年在工业过程控制研究方向招收博士、硕士研究生115人。主要研究方向工业过程控制系统建模；智能控制与优化；被控对象特性分析；复杂系统控制理论与控制策略；智能控制系统与装置等。科研环境及试验平台拥有过程控制实验室、集散控制系统、先进控制技术试验系统等一批先进的科研设备，可满足日常科学研究及研究生培养工作。主要研究成果自成立以来，研究室成员主持和参与完成了国家自然科学基金、河南省自然科学基金、河南省重点攻关等项目15项，企业委托项目50项，教改项目20多项。完成项目成果鉴定30项，部分成果达到国内领先水平。学术论文与专著研究室成员在《中国系统仿真学报》、《煤炭学报》、《电工技术学报》等省级以上刊物发表论文200余篇，其中SCI、EI、ISTP收录论文50余篇。主编出版了《单片机原理与应用技术》、《自动控制系统》、《煤矿电工手册》、《实用电工材料手册》、《建筑电气工程师手册》等国家规划教材和专著8部。 河南省高等学校控制工程重点学科开放实验室是在原有省级重点学科实验室基础上进行建设，2007年由河南省教育厅批准成立。本实验室涵盖控制理论与控制工程、电机与电器、检测技术与自动化装置三个省级重点学科。实验室瞄准控制科学和技术的发展前沿，开展控制工程领域的基础理论和技术前沿的探索性、创新性研究，努力推广控制理论和技术在社会各领域的应用，获取控制工程领域的原始创新成果和自主知识产权，将本实验室建设成为控制工程领域的学术研究、交流以及高科技人才培养的重要基地，为河南省和煤炭行业控制科学与技术的快速与可持续发展提供理论及技术支撑。实验室始终坚持以“瞄准基础研究前沿方向，突出原创性研究；面向工程，实现技术和集成创新”的指导思想。经过多年建设，在理论研究和工程应用方面取得了一大批成果，已形成控制理论、工业过程控制、直线驱动系统及控制技术、检测技术与自动化仪表、图像处理与模式识别等五个稳定的研究方向,在省内外具有一定特色和较大的影响力。目实验室总面积2000㎡，设备总价值1200余万元。拥有DCS集散控制系统、直线电机无绳提升系统、自主移动机器人、先进运动控制系统、工业机器人、平面三级倒立摆控制系统、PXI虚拟仪器、记录示波器、DL7480/TDS7254B高精度数字存储示波器等一批先进的仪器设备。实验室现有研究人员27名，其中教授12名，博士后3名，博士13名，在读博士4名，硕士11名，形成了结构合理的研究团队。先后承担了国家自然科学基金、河南省重大攻关项目、河南省杰出青年科学基金、河南省创新人才基金、河南省自然科学基金等不同层次的纵向研究课题26项，企业工程项目25项，科研经费累计2000多万元，获省部级以上科研奖励13项，发表核心刊物以上论文500余篇，其中SCI、EI、ISTP检索论文200余篇。实验室实行相对独立的运行机制，设立负责学术指导的学术委员会，清华大学吴澄院士担任学术委员会主任，学术委员会每年召开1～2次会议，确定实验室年度开放资助项目，研究开放实验室的长远发展规划、年度研究与开发计划等重大事项。实验室实行开放流动机制，设立开放基金。广泛开展校企合作，联合攻关解决企业生产中的重大技术问题。同时加强与国内外有关高校、研究院所和实验室的合作研究和交流，开展控制领域深层次的合作研究。河南省高等学校控制工程重点学科开放实验室获奖情况：近三年代表成果项 目 名 称 鉴定及获奖 主持人 时间 WJPL微机配料控制系统 河南省科技进步二等奖 余发山 2008年 矿区综合节能技术研究与应用 河南省科技进步三等奖 王福忠 2006年 煤矿供电网络安全保障系统研究 中国煤炭协会科技进步二等奖 余发山 2009年 “三电”基础课程实践教学体系改革研究与实践 河南省教学成果特等奖 余发山 2009年 PMLSM无绳电梯的工业应用试验 河南省教育厅科技进步一等奖 汪旭东 2009年 基于小波理论的农网TBL_0TBL_0KV线路故障诊断系统研究 河南省教育厅科技进步二等奖 王福忠 2008年 总线型智能电动执行器的研究 河南省教育厅科技进步二等奖 余发山 2009年 永磁直线电机整体建模与性能控制研究 国家自然科学基金项目（结题） 袁世鹰 2008年 分段式永磁直线电机交流伺服系统建模研究 国家自然科学基金项目（结题） 王福忠 2006年 电机非正弦工程电磁场的整体预测研究 省科技厅鉴定，获国际先进评价 汪旭东 2007年 近三年专利成果 专 利 名 称 专利类型 设计人 专利号或申请号 交流电压表测量单相负载功率因数的方法 发 明 董爱华 一种磁阻式磁力悬浮装置 发 明 汪旭东 一种带有磁力平衡机构的无绳电梯 发 明 汪旭东 一种无绳循环多轿厢电梯及其循环系统 发 明 汪旭东 带增力机构的钳式制动器 发 明 汪旭东 一种磁悬浮车 发 明 汪旭东 一种直驱式刮板输送装置 发 明 汪旭东 大气压下介质阻挡类辉光放电反应器 发 明 孙岩洲 煤矿安全生产监控仿真教学系统 实用新型 雷乃清 有轨电动伸缩门用弧形直线电机驱动机构 实用新型 汪旭东 一种煤矿井下供电系统连锁保护智能控制装置 实用新型 王福忠 直驱式多罐车斜井运输装置 实用新型 汪旭东 遥控调度指挥装置 实用新型 雷乃清 同轴线管结构介质阻挡电晕放电反应器 实用新型 孙岩洲 200720089995. 一种道路减速带发电储能装置 实用新型 许孝卓

基于神经网络逆系统的磁悬浮开关磁阻电动机的解耦控制 隐极同步电动机转矩可控性与解偶性分析 基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法 基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计 感应电机的无速度传感器逆解耦控制 交_交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析 一种新型两相感应电动机变频调速SPWM控制技术 一种利于开关磁阻电机降噪的新散热筋结构 基于瞬时无功功率理论对异步电机控制方法的改进 交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制 直接平均转矩控制的磁链控制改进 TRT同步发电机无刷励磁系统的设计研究 笼型转子无刷双馈电机的电磁分析和等效电路 永磁式双凸极电机角度提前控制方式 带整流负载同步发电机的Saber建模及仿真 无轴承异步电机的单DSP控制 基于模糊与自校正技术的超声电机伺服控制 基于RBF神经网络的开关磁阻电机单神经元PID控制 精密工作台直线电机推力波动补偿研究 双绕组交直流发电机参数的局部辨识 混合动力汽车中开关磁阻电动_发电机纯硬件控制器的研究 基于换相过程分析的无刷直流电动机机械特性的研究 基于模糊模型无位置传感器开关磁阻电机的位置检测 气隙对双凸极电励磁发电机特性的影响分析 基于Park矢量模信号小波分解的感应电机轴承故障诊断方法 基于等效电感方法的电磁式双凸极电机系统简化控制模型 异步电机矢量控制中扩展卡尔曼滤波器的优化研究 两相异步电机的动态特性仿真 三相绕组Y接法单相电容电动机瞬态过程仿真研究 一种基于占空比控制技术的异步电机直接转矩控制方案 基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究 无刷双馈电机基于同步角的矢量解耦控制 基于电压解耦原理的感应电机无速度传感器矢量控制 基于离散趋近律控制的直流电机速度控制系统 神经网络和模糊算法相结合的永磁同步电机的鲁棒控制 无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真 基于正交神经网络的无刷直流电机控制器设计 模糊自适应PI控制永磁同步电机交流伺服系统 三相异步电机的DSP矢量控制系统 新型横向磁通永磁电机研究 运用比较法浅析异步电动机运行状态 基于CMEXS_函数永磁同步电机控制系统仿真建模研究 复合笼条转子感应电动机不同转子材料特性对起动性能的影响 无刷直流电机PWM调制方式的优化研究 无位置传感器的方波驱动无刷直流电机控制系统 基于PIC单片机的二维步进电机控制系统 交流变频调速电机设计与应用 一种基于单片机的步进电机控制驱动器 直线电机系统的开发研究与应用 DSP在短行程直线电机精密位置控制中的应用研究 单片机在交流电动机软启动中的应用 数控直线电机进给定位误差补偿技术研究 异步电动机变频调速再启动方法的研究 多相异步电机谐波电流与谐波磁势的对应关系 新型无刷直流直线电机系统的总体设计 交流复励电动机的工作特性 无速度传感器异步电机按定子磁链定向的矢量控制系统 直流伺服电动机模糊控制器的设计与仿真 一种感应电机直接转矩控制磁链观测的改进方法 RTDS中同步电机模型特性研究 基于多模型自适应控制器的感应电机变频调速系统 基于矢量控制IM实时控制的dSPACE实现 基于专用集成芯片的无刷直流电机控制器 开关磁阻电机模糊PID控制系统研究 浅析直流变频电机用电磁线的开发 双处理器实现无位置传感器开关磁阻电机控制 无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统 基于编码器插值技术的光衰减器电机定位系统 无刷直流电机无位置传感器的检测方法 低压异步电机重绕修理中的绝缘结构问题 基于SIMULINK的永磁无刷直流电动机及控制系统的建模与仿真 交流单相感应电动机非对称空间矢量变频调速的研究 应用PTC和ZnO实现同步发电机快速灭磁 阻尼绕组对直接转矩控制同步电机动态行为的影响 复合型超声马达纵向振动建模 基于限流变压器的高压异步电机软起动控制器 一种新型四相SR电机功率变换器的分析与设计 PLC在三相异步电动机控制中的应用 基于DSP的混合式步进电机直接转矩控制研究 无刷直流电机神经网络内模自适应控制器设计 磁场定向不准对感应电动机系统性能影响的分析 无刷直流电机广角波控制方法的研究 单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法 感应电动机交_交变频调速系统的双内模控制研究 基于神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制 开关型磁阻电动机固有频率解析计算 三自由度球形电机位置测量研究 双凸极永磁电机的控制模式 PLC对步进电动机改变转速控制的实验 MRAS异步电机无速度传感器矢量控制低速性能的改善 基于MRAS的异步电机转子时间常数实时辨识 基于DSP的无刷直流电机锁相稳速系统 基于DSP控制的小功率异步电机变频调速系统 基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算 基于光电传感器编码的永磁球形步进电机运动控制 新型内嵌式SMA电机的非线性模型 液体媒质超声波电机运行特性的实验研究与分析 集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算 永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析 永磁直线同步电机推力波动优化及实验研究 基于恒定开关频率空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制