内置式永磁同步电动机弱磁控制实验研究

以内置式永磁同步电动机为研究对象,提出一种具有快速动态响应的前馈弱磁控制策略。根据电机运行时的转矩和定子磁链给定值,通过实时查表得出电机的交、直轴电流参考值;同时为了解决电动机高速运行时参数漂移问题,在前馈控制基础上叠加了基于输出电压的闭环控制策略,有效地提高了系统的鲁棒性。实验结果证明电动机在全速范围弱磁控制策略的有效性。

基于单一磁极宽度变化的内置式永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法

结合永磁电机极弧宽度组合和永磁体不对称放置的方法提出了一种仅改变隔磁磁桥削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法。通过在永磁体槽和转子外表面之间增加隔磁磁桥,改变磁桥的形状和尺寸,使得内置式永磁同步电动机的一个磁极的极弧宽度变化,同时保持其余磁极宽度不变,且相邻磁极间的宽度相等,通过合理选择隔磁磁桥的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩。由于每极整数槽和非整数槽时,采用单一极弧宽度变化造成的影响不同,本文采用解析法分别对两种情况进行了研究,得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式,据此得到了磁极极弧宽度的确定方法。

车用内置式永磁电动机转矩多参数统一控制方法

提出采用多参数统一方法,把多个参数变化的特性综合到一个参数的变化上,用于在线实时更新永磁同步电动机转矩算法的控制参数。该参数统一方法基于电动机全状态实验同时结合实时转矩辨识控制策略在线补偿,充分考虑了电动机在磁场饱和时多个参数的非线性特性,经过实验验证,不仅实现了低速下的高精度最大转矩电流比控制,而且实现了高速弱磁下的高精度转矩控制,满足了电动汽车的应用要求。

电动汽车用内置式永磁同步电动机精确转矩控制方法

提出一种基于转矩观测器的电动汽车内置式永磁同步电动机精确转矩闭环控制方法。通过内置式永磁同步电动机数学模型的建立,分析了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应参数辨识方法,为了提高系统的响应速度,提出和采用了极点配置法。研究了自适应模型控制参数对MRAI系统响应时间的影响,并进行了验证和理论分析。仿真和实验结果表明辨识出的永磁体磁通和定子电阻较为准确,转矩观测器可以根据辨识出的永磁体磁通对实际的转矩进行估算,以此和转矩命令值构成转矩闭环控制,从而在永磁体磁通发生变化时提高驱动系统的转矩控制精度,改善电动汽车驱动系统的性能。

永磁体不对称放置削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩

针对内置切向式转子结构磁极偏移时,每极磁密的大小和分布都不相同的问题,基于解析法研究了偏移角度的确定方法。与表面式永磁电机不同,内置切向式结构在永磁体不对称时,每极极弧宽度会发生变化,影响每极磁密的大小和分布,两者都对齿槽转矩有影响,因此确定永磁体位置时须考虑两者的影响。基于内置式永磁同步电动机齿槽转矩解析表达式,分析每极磁密大小与分布对齿槽转矩的影响,研究磁极偏移角度的确定方法,并与表面式永磁电机磁极偏移角度进行了对比。采用有限元法计算不同偏移角度对齿槽转矩有影响的磁密谐波和齿槽转矩,有限元计算结果表明,由于考虑了磁极偏移对每极磁密的影响,磁极偏移能有效地削弱齿槽转矩。

内置式永磁同步电动机非线性模型研究

在研究内置式永磁同步电动机交直轴磁链和电感非线性特性的基础上,对电动机参数进行了实测研究,给出了d-q轴磁链和电感拟合的表达式。建立了d-q轴系下内置式永磁同步电动机精确的数学模型,依据该模型对内置式永磁同步电动机进行了仿真研究。仿真结果与实验结果的比较证明了所建立的非线性模型能够准确地反映电动机的实际运行状况。该模型有助于对内置式永磁同步电动机系统进行深入研究。

舰船多相永磁同步电动机推进控制系统辨识与仿真研究

研究了舰船电力推进系统的数学模型及其非线性特性。建立了螺旋桨负载的数学模型。针对舰船多相永磁同步电动机推进控制系统在其参数不确定而导致系统反馈线性化的效果变差,无法达到预期的优化性能,严重时甚至会造成系统的不稳定的问题,本文提出了采用扩展卡尔曼滤波方法对系统进行参数估计的方法,应用非线性系统的逆系统方法对控制器参数进行优化设计,并进行了仿真。仿真结果表明,所采用的方法能够使系统达到预期的优化动态性能指标,提高了系统的鲁棒性,具有较好的实用价值。

内置式永磁同步电动机弱磁控制的简化方法

针对直流侧母线电压对永磁电机扩速限制的问题,提出了一种基于电压坐标系的简化弱磁控制方法.由传统的基于电流坐标系的矢量控制转换到电压坐标系下进行分析,推导出电压坐标系下的转矩表达式,根据极限电压控制电流分量,得到相应的弱磁控制策略.理论分析和仿真实验表明该方法简化了计算过程,最大限度地利用直流侧电压,扩速范围更广,具有良好的动态响应.

考虑磁路交叉饱和的内置式永磁同步电动机调速控制

内置式永磁同步电动机由于在结构上气隙小,交直轴电感参数差异大,因此其控制性能受参数影响敏感。由于内置式永磁同步电动机的这个特点,它在其整个控制区域,即恒转矩区域和弱磁运行区域,都必须要考虑磁路交叉饱和对电机参数的影响。文章建立了考虑交叉饱和的永磁同步电动机暂态有限元模型,通过有限元模型和修正的电感计算方法对考虑交叉饱和情况下的电机d轴和q轴电感进行了分析计算。并利用有限元模型对电机最佳电流控制角、输出转矩及弱磁控制性能等进行分析。最后用求得的电感参数用于控制并与直接采用有限元方法的分析结果进行比较验证,实验结果表明两者完全吻合。

内置式“一”型永磁同步电动机的转子结构优化

为了提高6极36槽内置式"一"型永磁同步电动机性能,通过对永磁体的厚度和嵌入深度进行优化分析,提高电动机的功率因数和效率。基于Maxwell 2D对永磁体的厚度和嵌入深度进行优化仿真,分别得到最佳永磁体厚度和嵌入深度,为永磁同步电机提高功率因数和效率提供了一种可靠的方法。最后试制了样机,通过和原先电动机进行对比分析可知,该电机的功率因数和效率同时得到了提高,该文在工程实践和理论上有较高的参考价值。

内置式永磁无刷直流电动机的分析和设计

基于内置式永磁无刷直流电动机磁桥处漏磁较大的特点,提出了在转子冲片上打空气孔隔磁的方法,并通过电磁场进行了仿真分析,证实了空气孔隔磁的有效性,给出了不同孔径和气隙长度对漏磁的影响,为选择合适的隔磁空气孔和气隙长度提供依据。实验样机的电磁场分析和实测结果,进一步说明该设计的有效性、可行性。

船舶电力推进多相永磁同步电动机的起动性能分析

利用状态变量法建立了六相双Y移30°绕组永磁同步电动机的数学模型,对电压型逆变器供电下电动机的起动过程进行计算和分析,并讨论电磁参数对电机起动性能的影响。为电力推进系统的设计提供理论依据。

内置式永磁同步电动机弱磁控制策略的研究

内置式永磁同步电动机采用最大转矩电流比弱磁调速方法时,需要求解一个非线性的高次方程组,来确定交直轴电流的给定值。针对这个问题,采用曲线拟合的方法,得到了较精确的电流给定,提高了控制系统的精度。同时,在弱磁高速区,提出了一种新的过调制控制算法,通过对电压矢量和相位的优化,实现了不同调制区的自然过渡,提高了逆变器的输出电压,在转速一定的情况下,提升了电机带负载能力;在负载转矩一定的情况下,拓展了永磁同步电机弱磁调速区域。

电动汽车用内置式永磁同步电动机的优化

采用有限元分析的方法,对电动汽车用内置式永磁同步电机的隔磁槽拓扑结构进行了优化,改善了漏磁现象,提高了气隙磁密;通过转子斜极的方法降低了空载反电势的谐波分量,提高了波形的正弦度;在此基础上基于遗传算法以额定转矩和永磁体体积最小为目标进行全局优化,节约了永磁体的用量,降低了电机的生产成本。优化过程对提高电动汽车用内置式永磁同步电机性能具有参考作用。

船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法

为解决船舶电力推进系统在螺旋桨负载受到风浪干扰时的稳定性问题,采用永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)作为推进电动机,在空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)方法和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)方法的基础上,提出一种基于滑模变结构的SVM-DTC方法.通过Simulink搭建模型进行船舶工况仿真,对推进电动机的转速和电磁转矩进行分析.仿真结果表明采用滑模控制的船舶电力推进系统具有很好的静态、动态特性和鲁棒性.

内置式永磁电动机的饱和参数与矢量控制分析

内置式永磁同步电动机的参数直接影响矢量控制的性能,本文提出了采用一元函数表示内置式永磁电动机磁路饱和的电感参数,给出了考虑q轴磁路饱和的电感参数的计算公式和电机数学模型,推导了相应的矢量控制的运行轨迹和控制方程。q轴饱和电感参数与全面考虑d、q轴磁路交叉饱和的参数相比,其计算量大大减少,且便于实际测量,相应的矢量控制方法与采用线性参数的控制方法基本没有区别。为了验证提出的q轴磁路饱和的电感参数的准确性,采用q轴饱和电感参数对矢量控制的运行转矩和磁链进行了计算,并与考虑了电机全部磁路饱和的电磁场计算结果进行了对比分析,证实了只考虑永磁磁势交叉饱和与全面考虑交叉饱和的结果有较好的吻合。

永磁式同步推进电动机转子状态的估算

在船舶电力推进系统中，交流电力推进技术具有明显的优势，很有发展前途。本文设计了推广Kalman滤波器，利用永磁式同步电动机定子线圈中的电压、电流来估算出转子的速度和位置，省却了原系统中测速电机和转子位置检测器两个测量部件，从而构成了一个结构简单的新型同步推进电动机调速系统。进而为实现机电一体化创造了条件。

表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机电磁特性对比

为探究不同转子结构对无轴承永磁同步电动机电磁特性的影响,对2台表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机进行对比分析。2台无轴承永磁同步电动机的定子结构、绕组通入的电流、相位、永磁体产生的气隙磁密完全相同。建立了2台电动机的有限元模型,对比分析了永磁磁链、反电动势、电感、转矩以及悬浮力等静态电磁特性。有限元仿真结果表明:表贴式永磁同步电动机永磁体的用量较小,磁链谐波分量较少;内置式无轴承永磁电动机能够产生较大的电感、转矩与悬浮力。

表嵌-内置式永磁同步电动机的电磁设计

针对表嵌式永磁同步电动机弱磁调速范围小、功率密度低,内置式永磁同步电动机漏磁凸出、转矩波动大等缺点,研究了一种新型表嵌-内置式永磁同步电动机(SIPMSM)。设计了SIPMSM的基本电磁参数,并确定SIPMSM的主要尺寸。建立SIPMSM有限仿真模型,研究分析了电机气隙磁密、额定转矩等特性。计算结果表明,SIPMSM设计合理,各项性能满足设计要求。

损耗极小的内置式永磁同步电动机直接转矩控制

为解决永磁同步电动机驱动系统在轻载运行时效率偏低的问题,给出了一种损耗极小的永磁同步电动机直接转矩控制方案。该策略通过分析电动机损耗与转速、转矩和定子磁链的关系,建立了考虑铁心损耗的永磁同步电动机模型,根据该模型推导出了使电机电气损耗极小的最优定子磁链表达式,将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,从而实现了永磁同步电动机直接转矩控制调速系统的损耗极小。实验结果表明该控制方法不仅保持了传统直接转矩控制动态响应快的特点,而且能够提高电机在轻载运行时的效率。