燃料电池轿车用高密度无刷永磁牵引电动机

提出一种带有水冷定子机座的高密度无刷永磁牵引电动机及其设计原则。对该电动机,应用一般化尺寸方 程理论进行了概念设计;应用动态有限元软件进行了逆变器供电驱动电路和电动机有限元耦合仿真的性能分析计 算;对样机进行了测试,证实性能满足设计指标。

基于现场可编程门阵列永磁同步电机模型的硬件在环实时仿真测试技术

为实现电机控制器的性能测试、设计验证及优化,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型的硬件在环(HIL)实时仿真测试技术。在FPGA中建立起PMSM及逆变器的实时仿真模型,将其连接真实的数字信号处理器(DSP),实现HIL的半实物实时仿真测试。实时仿真模型在FPGA板卡上以50MHz速度运行,累计延迟(响应时间)4.14μs。将HIL平台(真实控制器和FPGA实时仿真模型)与全实物的通用平台(真实控制器、逆变器和PMSM)进行了试验比较,稳态电流幅值相差1.45%,验证了HIL平台的有效性和准确性。

现代永磁电机技术研究与应用开发

结合电动汽车与风力发电用永磁电机系统的开发,开展了基于多物理域分析与系统仿真的现代永磁电机设计技术研究;提出了多种具有磁场控制能力的新结构永磁电机,以促使永磁电机的设计理念与磁场控制技术不断变革和创新。

基于数字化虚拟电机硬件在环实时仿真测试

提出了一种基于数字化虚拟电机闭环控制的半实物仿真测试平台。为了更精确地模拟内置式永磁同步电机(IPMSM)宽调速、高转矩的运行特性,基于现场可编程门阵列(FPGA),构建一种考虑电感饱和效应的IPMSM硬件在环(HIL)数字化电机仿真平台。利用有限元计算及Verilog语言编程,建立IPMSM及逆变器模型,整个系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。控制器方面使用与Simulink无缝连接的快速控制原型,对数字化电机采用传统的最大转矩电流比(MTPA)与弱磁控制相结合的控制策略。得到了数字化电机闭环控制的试验波形,讨论了电感饱和效应对传统定参数模型控制效果的影响,体现了这种半实物仿真测试平台作为一种测试控制器算法的可行性和优越性。

双转轴混合磁路能量变换器及其冷却结构研究

介绍了一种新型的混合动力传动系统,即双转轴混合磁路能量变换器,着重讨论了该能量变换器的冷却结构。温度场仿真结果和样机的试验情况都证实了该能量变换器冷却结构的冷却效果。

考虑电工钢应力-磁特性的电动汽车电磁性能仿真计算

针对汽车电机电工钢的应用技术和电磁性能模拟技术,开展电工钢的铁耗与电工钢应力-磁特性的研究,分析了剪切应力对电工钢片磁特性的影响,并提出考虑电工钢剪切应力的磁特性曲线拟合公式。然后基于电工钢的应力-磁特性,采用JMAG软件,建立了电动汽车用IPM永磁驱动电机电磁仿真模型。计算分析了该模型下的电磁性能,并与传统电磁模型仿真结果进行比较。

现代车用无刷永磁电机设计研究

结合多领域仿真与系统集成优化,将整个设计过程划分为三大步骤,提出一种新的现代车用无刷永磁电机设计理念及设计原则。进一步结合转子结构的应力分析,开展无刷永磁电机的转子结构设计研究,提出IPM无刷永磁电机的一种“V”型转子结构,实际应用于“超越三号”燃料电池轿车牵引电机,有效地提高了电机的高速机械性能并降低了电机的振动和噪声。

混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机控制系统设计与仿真

为实现混合动力汽车用起动发电一体化(Integrated Starter and Generator,ISG)永磁同步电机控制系统的优化设计与精确的仿真分析,提高ISG永磁同步电机控制系统的快速开发能力,提出了一种ISG永磁同步电机控制系统设计新方法。该方法基于定子电流最优控制策略建立控制系统模型,结合有限元法计算的ISG永磁同步电机饱和电感参数特性和功率器件特性,在Simplorer系统仿真平台上开展ISG永磁同步电机及其控制系统设计与仿真。样机的仿真结果与试验结果比较吻合,验证了该设计方法的可信性,并实现了ISG永磁同步电机控制系统的快速开发。

五相内置式永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现

针对车用五相永磁电机构建了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件在环(HIL)实时仿真平台。在FPGA中建立采用定点与单精度浮点相结合的电机驱动系统数学模型,构建半实物电机系统;将其与dSPACE控制器连接,组成HIL实时仿真平台。将实时仿真结果与MATLAB/Simulink离线仿真对比,对比结果说明HIL平台不仅能实现对控制器硬件与软件的在线实时测试,而且在仿真精度上更加逼近车用电机的实际工况。

基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转动惯量辨识研究

为抑制转动惯量变化对高性能伺服系统性能的不良影响,缩短惯量辨识收敛时间和提高辨识精度已成为转动惯量辨识的研究热点。基于扩展Kalman滤波器,开展永磁同步电机转动惯量辨识算法设计、仿真和试验研究。仿真和试验结果表明,扩展Kalman滤波器用于永磁伺服系统的惯量实时辨识是有效的,突变惯量时辨识收敛时间约为4 s、辨识误差为6.8%。

一种提高测速响应的改进M/T算法

在M/T法的基础上,提出了一种提高测速响应速度的新型速度获取算法。现代电驱动对控制器的响应要求越来越高,传统的速度获取方法逐渐无法适应新的挑战,在传统M/T算法的基础上引入滑动窗思想,提高了算法的动态性能,解决了传统算法响应速度慢的问题。在FPGA平台上实现了相关算法,仿真及试验结果表明,提出的算法在保证稳态精度不变的前提下,将系统动态运行下的误差缩小为传统算法的1/3,比传统算法更快的逼近真实速度,提升了动态响应能力。

车用磁阻式旋变解码器及其校正算法研究

基于考斯塔斯环路解码算法,设计了一种车用磁阻式旋变解码电路,并进行软硬件的设计与实现。通过定性分析非理想状况下旋变两相绕组输出信号含有幅值不对称和不完全正交误差分量时,对角度解算的影响,设计相应的校正模块,并给予仿真分析。搭建与专用解码芯片AU6802性能对比的测试平台,对所设计的旋变解码器进行稳态测角性能和动态性能的试验研究。试验结果验证了该旋变解码器设计方案的可行性。

高速内置式永磁电机转子设计与分析

提出了一种适用于高速运行的内置式永磁电机转子结构,依据脉宽调制原理调节每极各块磁钢的宽度和位置可获得高品质的气隙磁场波形。借助有限元软件对该转子结构进行仿真,结果表明该转子结构极大地提升了极限转速,能获得高品质的气隙磁密波形、反电动势波形和低转矩脉动。

考虑空载损耗的IPMSM半实物实时仿真测试

提出了一种基于数字化虚拟电机的半实物实时仿真测试方法。利用FPGA构建了考虑空载损耗的内置式永磁同步电机(IPMSM)以及基于同步状态机的逆变器的虚拟电机系统。虚拟电机系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。采用d SPACE作为控制器,搭建了基于IPMSM虚拟电机系统的硬件在环(HIL)实时仿真平台。在四象限运行的车用电机实物平台上进行了电机的空载、负载工况下的矢量控制试验。通过与HIL试验结果的对比,验证了虚拟永磁同步电机系统的有效性和准确性。

基于FPGA的虚拟异步电机系统的半实物实时仿真

提出一种基于数字化虚拟电机控制器的半实物实时仿真测试方法。利用现场可编门阵列(FPGA)建立三相异步电机及逆变器的虚拟电机系统模型,系统的仿真步长为1μs,逼近真实工况。在离线仿真环境MATLAB/Simulink中开发按转子磁链定向的矢量控制方法,实现RTW方式写入dSPACE控制器。搭建基于虚拟异步电机系统的硬件在环(HIL)实时仿真平台,并完成测试。在全实物平台上实施异步电机空载/负载工况下的矢量控制试验,通过与HIL试验结果的对比,验证了虚拟异步电机系统的有效性和准确性。

基于多领域仿真的混合动力汽车用起动发电一体化永磁同步电机设计

提出了车用电机的现代设计理念、步骤和原则,并在此基础上设计了混合动力用起动发电一体化(Integrated Starter/Generator,ISG)永磁同步电机,该样机性能指标符合技术要求。仿真数据与样机测试结果基本吻合,验证了该设计方法的可行性和有效性。

内置式同步电机转子分段移位的性能分析与参数计算

转子分段移位能有效削弱相反电势中的齿谐波,降低齿槽转矩和转矩脉动。在有限元仿真计算的基础上,分析转子分段移位数对内置式永磁同步电机相反电势齿谐波及齿槽转矩的削弱效果,并揭示出转子分段移位数与被削弱齿谐波次数之间的关系。分析验证转子分段移位结构的d-q轴电感计算方法,以及对磁阻转矩的削弱影响。

基于母线电压动态变化的电动汽车永磁同步电机控制策略

针对车用永磁同步牵引电机的应用需求,提出一种基于母线电压变化实时调整的定子电流优化控制方法。电动汽车运行中由于电池的充放电过程引起直流母线电压变化,造成电机的基速和转折速度变化,导致电流调节器失控与电机系统电压利用率低。因此,基于母线电压变化的控制策略,提出依据母线电压等效折合,同比调整电角速度的方法,直接对控制指令进行实时调整,有效防止调节器饱和,提高电压利用率和电机效率。仿真和试验结果证明了该方法的有效性。

潜油螺杆泵永磁电机的热性能分析

潜油螺杆泵永磁电机长期运行在井下数千米,环境复杂。结合潜油螺杆泵永磁电机样机设计的热性能分析,建立潜油螺杆泵永磁电机的热网络模型,开展电机热性能分析评估。同时,热网络计算结果与流固耦合仿真结果比较吻合,验证了潜油螺杆泵永磁电机热网络模型的有效性和实用性。

双机械端口能量变换器及其电磁性能分析

介绍了双机械端口能量变换器的发展现状和机理,根据双机械端口能量变换器的技术指标,结合样机设计方案,采用时步有限元法仿真计算了关键运行点的电磁性能。样机试验数据验证了样机设计的可行性和合理性,同时证明了时步有限元法的准确性。