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学者姓名：钟天云
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针对"特种电机"课程里磁悬浮永磁电机的知识点复杂以致学生难于理解的问题,以3种飞轮储能用无轴承外转子无刷直流电机为研究对象,基于Ansys Maxwell有限元软件,设计了2个实验教学项目,包括磁场分布、空载磁链等基础内容,以及转矩与悬浮系统的耦合特性、悬浮力的提升措施等提升内容.通过仿真实验,可以帮助学生直观理解磁悬浮电机的本体结构和电磁特性等内容,提高学生对该课程的学习兴趣.调研结果表明,在参与调研的人数中,有96%以上的学生对实验项目很满意,该项目取得了较好的成效.
Keyword ：
有限元仿真实验教学 有限元仿真实验教学 特种电机 特种电机 飞轮磁悬浮无刷直流电机 飞轮磁悬浮无刷直流电机
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| GB/T 7714 | 严海龙 , 王武 , 钟天云 et al. 飞轮磁悬浮无刷直流电机仿真教学设计 [J]. | 电气电子教学学报 , 2025 , 47 (3) : 211-215 . |
| MLA | 严海龙 et al. "飞轮磁悬浮无刷直流电机仿真教学设计" . | 电气电子教学学报 47 . 3 (2025) : 211-215 . |
| APA | 严海龙 , 王武 , 钟天云 , 张文骞 , 李梦丽 . 飞轮磁悬浮无刷直流电机仿真教学设计 . | 电气电子教学学报 , 2025 , 47 (3) , 211-215 . |
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Abstract ：
针对永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)机械参数辨识中存在模型不准确、辨识参数耦合、辨识精度低等问题,该文提出一种基于传动模型重构的机械参数辨识算法.首先,根据重构模型建立扩张状态观测器得到动子质量和摩擦力、电磁推力、质量辨识初值的耦合信息;其次,为消除这种耦合,提出一种两级式的动子质量解耦辨识策略.再次,根据PMSLM的摩擦特性,构造一种综合考虑速度和加速度影响的摩擦力模型,更精确地描述真实摩擦力.最后,搭建基于机械参数辨识算法的控制系统,通过仿真和实验验证,证明所提辨识算法的有效性.
Keyword ：
扩张状态观测 扩张状态观测 拓展卡尔曼滤波 拓展卡尔曼滤波 摩擦力模型 摩擦力模型 机械参数辨识 机械参数辨识 永磁同步直线电机 永磁同步直线电机 解耦 解耦
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| GB/T 7714 | 鲍明堃 , 周扬忠 , 钟天云 . 基于传动模型重构的永磁同步直线电机机械参数辨识 [J]. | 中国电机工程学报 , 2024 , 44 (4) : 1597-1607,中插29 . |
| MLA | 鲍明堃 et al. "基于传动模型重构的永磁同步直线电机机械参数辨识" . | 中国电机工程学报 44 . 4 (2024) : 1597-1607,中插29 . |
| APA | 鲍明堃 , 周扬忠 , 钟天云 . 基于传动模型重构的永磁同步直线电机机械参数辨识 . | 中国电机工程学报 , 2024 , 44 (4) , 1597-1607,中插29 . |
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Abstract ：
Aiming at the problems of inaccurate model, coupling of identification parameters, and low identification accuracy in the identification of permanent magnet synchronous linear motor (PMSLM) mechanical parameters, a mechanical parameter identification algorithm based on transmission model reconstruction was proposed in this paper. First, an extended state observer was established based on the reconstruction model to obtain the coupling information of the mover mass and friction force, electromagnetic thrust and initial value of mass identification. Secondly, in order to eliminate this coupling, a two-stage mover mass decoupling identification strategy was proposed. Thirdly, according to the friction characteristics of PMSLM, a friction force model that comprehensively considers the effects of velocity and acceleration was constructed to describe the real friction force more accurately. Finally, a control system based on the mechanical parameter identification algorithm was built, and the effectiveness of the identification algorithm proposed in this paper is proved by simulation and experimental verification. ©2024 Chin.Soc.for Elec.Eng. 1597.
Keyword ：
Acceleration Acceleration Extended Kalman filters Extended Kalman filters Friction Friction Linear motors Linear motors Parameter estimation Parameter estimation Permanent magnets Permanent magnets
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| GB/T 7714 | Bao, Mingkun , Zhou, Yangzhong , Zhong, Tianyun . Mechanical Parameter Identification of Permanent Magnet Synchronous Linear Motor Based on Transmission Model Reconstruction [J]. | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering , 2024 , 44 (4) : 1597-1607 . |
| MLA | Bao, Mingkun et al. "Mechanical Parameter Identification of Permanent Magnet Synchronous Linear Motor Based on Transmission Model Reconstruction" . | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering 44 . 4 (2024) : 1597-1607 . |
| APA | Bao, Mingkun , Zhou, Yangzhong , Zhong, Tianyun . Mechanical Parameter Identification of Permanent Magnet Synchronous Linear Motor Based on Transmission Model Reconstruction . | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering , 2024 , 44 (4) , 1597-1607 . |
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Abstract ：
针对无刷直流电机控制实验现有调制方式带来的上下桥臂开关管开关损耗不均匀、或总开关损耗大、或控制复杂、或成本高的问题,提出一种新型交替单斩调制方式,通过每隔 360°电角度周期对上下管进行交替单斩,可实现上下管损耗一致,且总损耗小、控制简单.并采用MATLAB/Simulink软件,分别建立了基于传统单斩调制方式和基于交替单斩调制方式的无刷直流电机转速电流双闭环控制系统仿真模型;采用MAT-LAB/GUI软件,开发了两种调制方式下的控制系统可视化虚拟仿真实验教学平台.仿真结果表明了新型交替单斩方式的有效性和教学平台的实用性,在满足实验教学开展的同时,也引导了学生的创新思维.
Keyword ：
交替单斩 交替单斩 仿真教学 仿真教学 开关损耗 开关损耗 无刷直流电机 无刷直流电机
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| GB/T 7714 | 严海龙 , 王武 , 钟天云 et al. 无刷直流电机控制实验仿真教学平台设计 [J]. | 实验室科学 , 2024 , 27 (6) : 112-116 . |
| MLA | 严海龙 et al. "无刷直流电机控制实验仿真教学平台设计" . | 实验室科学 27 . 6 (2024) : 112-116 . |
| APA | 严海龙 , 王武 , 钟天云 , 张文骞 , 李梦丽 . 无刷直流电机控制实验仿真教学平台设计 . | 实验室科学 , 2024 , 27 (6) , 112-116 . |
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Abstract ：
本发明涉及一种低计算量的双电机串联系统模型预测转矩控制方法，采样六相电流isA~isF、直流母线电压UDC、两台PMSM电角度θr1和θr2，并根据两台PMSM的数学模型计算两台PMSM的转矩Te1、Te2和定子磁链幅值ψs1、ψs2。计算两台PMSM的期望电压矢量u*s1和u*s2。计算两台PMSM期望电压矢量的位置角θu1和θu2。确定两台PMSM期望电压矢量在对应PMSM平面上所在扇区Sec。确定预选的基本电压矢量。计算零序电压给定值u*so2。确定预选的基本电压矢量是与u21还是与u42合成。计算每个由预选的基本电压矢量合成的虚拟电压矢量在α1、β1、α2、β2轴上的电压。计算每个虚拟电压矢量对应的成本函数值。确定最优电压矢量uopt(k+1)。本发明实现零序电流全周期闭环控制。
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| GB/T 7714 | 周扬忠 , 潘斌 , 钟天云 et al. 一种低计算量的双电机串联系统模型预测转矩控制方法 : CN202110774817.4[P]. | 2021-07-08 00:00:00 . |
| MLA | 周扬忠 et al. "一种低计算量的双电机串联系统模型预测转矩控制方法" : CN202110774817.4. | 2021-07-08 00:00:00 . |
| APA | 周扬忠 , 潘斌 , 钟天云 , 屈艾文 , 陈艳慧 , 杨公德 . 一种低计算量的双电机串联系统模型预测转矩控制方法 : CN202110774817.4. | 2021-07-08 00:00:00 . |
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Abstract ：
<正>为实现线下和线上电机类实验教学的动态、随时切换，本文提出一种动态切换式实验教学方案。该方案能有效保证混合式教学实现培养学生动手实践能力和团队协作能力等目标，可以为实验教学的顺利开展提供参考借鉴。
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| GB/T 7714 | 严海龙 , 王武 , 钟天云 . 电机类课程动态切换式实验教学实践 [J]. | 中国电力教育 , 2023 , 2 (11) : 71-72 . |
| MLA | 严海龙 et al. "电机类课程动态切换式实验教学实践" . | 中国电力教育 2 . 11 (2023) : 71-72 . |
| APA | 严海龙 , 王武 , 钟天云 . 电机类课程动态切换式实验教学实践 . | 中国电力教育 , 2023 , 2 (11) , 71-72 . |
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Abstract ：
The load capacity of five phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) with third harmonic back electromotive force (EMF) can be further improved by injecting third harmonic current. The accurate initial position of the rotor directly determines the starting performance of the motor. An initial rotor position estimation method based on pulsed voltage injection was proposed for five-phase PMSMs with high proportion of third harmonic back EMF. Based on the fundamental wave plane mathematical model in the two - phase static coordinate system, the rotor position estimation formula was derived. The optimal voltage vector that should be injected when the rotor was in different position was analyzed. The voltage vector was selected according to the rotor position Angle estimated preliminarily in order to improve estimation accuracy. Based on winding function method, the relationship between armature magnetomotive force and fundamental and third harmonic currents were analyzed. In this paper, two voltage vectors in opposite directions were applied to the motor in the third harmonic plane, and the polarity of rotor was judged according to the amplitude of the third harmonic plane current. Experimental results verify the effectiveness of the proposed rotor position estimation algorithm, and the maximum estimation error is ±5 degrees. © 2022 Chin. Soc. for Elec. Eng.
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Electromotive force Electromotive force Estimation Estimation Harmonic analysis Harmonic analysis Permanent magnets Permanent magnets Synchronous motors Synchronous motors Vectors Vectors
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| GB/T 7714 | Wu, Jingzhou , Zhou, Yangzhong , Zhong, Tianyun . Initial Rotor Position Estimation Method for Five Phase PMSM With High Proportion of Third Harmonic Back EMF [J]. | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering , 2022 , 42 (9) : 3422-3431 . |
| MLA | Wu, Jingzhou et al. "Initial Rotor Position Estimation Method for Five Phase PMSM With High Proportion of Third Harmonic Back EMF" . | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering 42 . 9 (2022) : 3422-3431 . |
| APA | Wu, Jingzhou , Zhou, Yangzhong , Zhong, Tianyun . Initial Rotor Position Estimation Method for Five Phase PMSM With High Proportion of Third Harmonic Back EMF . | Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering , 2022 , 42 (9) , 3422-3431 . |
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Abstract ：
本发明提出六相单绕组无轴承磁通切换电机线性自抗扰控制方法，电机通过定子绕组的定子电流对定子与转子之间的气隙磁场进行调制；定子绕组为对称的六相绕组，以同方向的定子电流悬浮分量来产生磁悬浮力，使电机的转子径向悬浮；所述转子在悬浮状态时，其旋转过程的转矩与磁悬浮力之间强耦合；所述自抗扰控制方法中，先推导出转子位移与定子电流之间的关系，并构造成利于控制器设计的标准模型，设计含模型扰动信息的线性扩张状态观测器及线性反馈控制律来控制定子电流，从而提升转子启动悬浮过程的稳态性能和动态性能，降低转子悬浮时的径向位移和转速脉动；本发明能解决电机转子径向位移脉动和转速脉动较大从而影响电机稳定运行的高性能控制问题。
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| GB/T 7714 | 周扬忠 , 陈垚 , 杨公德 et al. 六相单绕组无轴承磁通切换电机线性自抗扰控制方法 : CN202110178182.1[P]. | 2021-02-09 . |
| MLA | 周扬忠 et al. "六相单绕组无轴承磁通切换电机线性自抗扰控制方法" : CN202110178182.1. | 2021-02-09 . |
| APA | 周扬忠 , 陈垚 , 杨公德 , 屈艾文 , 钟天云 , 陈艳慧 . 六相单绕组无轴承磁通切换电机线性自抗扰控制方法 : CN202110178182.1. | 2021-02-09 . |
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Abstract ：
阐述有源二阶低通滤波器和有源二阶高通滤波器的设计过程,利用Multisim仿真软件对所设计电路进行虚拟仿真测试,直观地展示信号输出结果和幅频特性,提升系统设计的效率。
Keyword ：
Multisim Multisim 二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器 幅频特性 幅频特性
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| GB/T 7714 | 钟天云 . 基于Multisim的有源滤波器的设计 [J]. | 电子技术 , 2021 , 50 (07) : 44-45 . |
| MLA | 钟天云 . "基于Multisim的有源滤波器的设计" . | 电子技术 50 . 07 (2021) : 44-45 . |
| APA | 钟天云 . 基于Multisim的有源滤波器的设计 . | 电子技术 , 2021 , 50 (07) , 44-45 . |
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Abstract ：
本发明提出一种高频脉振电流注入无轴承磁通切换电机转子偏心观测方法，其在电机绕组中注入高频脉振电流，选取两套空间对称绕组中高频电流引起的高频电压差异，通过单位正弦函数信号与低通滤波器提取出高频电压差异的直流分量，再根据坐标变换将高频电压差异的直流分量分解到两相静止坐标系中，利用高频电压差异与转子径向位移的关系，观测出转子径向位移，将观测的转子径向位移作为负反馈引入电机悬浮控制回路中，可以实现电机在零速和低速情况下的稳定悬浮。本发明不需要径向位移传感器，通过电机本身的电流和电压信号即可实现转子在零速和低速情况下的悬浮控制，能够有效降低电机制造成本，提高控制系统可靠性。
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| GB/T 7714 | 周扬忠 , 陈垚 , 杨公德 et al. 高频脉振电流注入无轴承磁通切换电机转子偏心观测方法 : CN202110731451.2[P]. | 2021-06-29 . |
| MLA | 周扬忠 et al. "高频脉振电流注入无轴承磁通切换电机转子偏心观测方法" : CN202110731451.2. | 2021-06-29 . |
| APA | 周扬忠 , 陈垚 , 杨公德 , 屈艾文 , 钟天云 . 高频脉振电流注入无轴承磁通切换电机转子偏心观测方法 : CN202110731451.2. | 2021-06-29 . |
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