IPMSM交、直轴电感特性有限元分析

内置式永磁同步电机(IPMSM),具有独特的弱磁扩速能力,恒功率调速范围较宽,广泛应用于新能源电动汽车中.电机良好的运行特性与其电感参数密切相关.从永磁同步电机矢量控制的角度,对电机的三相电感、互感与交轴、直轴电感之间变换进行理论分析,并在Maxwell 2D静磁场中,对电机绕组施加不同的电流激励进行有限元仿真分析,得到不同电流激励下直轴、交轴电感参数的分布,并对结果进行分析对比,为电机的优化设计分析提供依据.

一种优化表插式永磁电机性能的方法

针对表插式永磁同步电机转矩脉动较大的问题,提出在永磁体磁极间开辅助槽的方法提升电机性能。分析磁极间开槽的原理,指出在磁极间开槽能够改善气隙磁场分布,减小反电动势中的谐波含量,进而使电机转矩脉动得到抑制。并且磁极间开槽会改变电机的交、直轴电感,使电机的弱磁扩速能力得到提升。利用有限元分析得出最佳开槽形状,并验证开辅助槽能减少反电动势谐波含量并抑制转矩脉动;通过仿真计算电机电感变化,并对比等效直轴去磁状态下电机的气隙磁通密度波形与以不同最高转速时所需的直轴电流,得出开槽后的表插式永磁同步电机更适合用于弱磁扩速。本文所研究的新结构对提升电机性能有一定的指导意义。

大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

以一台150MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场计算分析模型,利用有限元法,对电机断股情况下的负载电磁场和参数进行了计算,对断股情况下气隙、定子槽部和齿根部的磁通密度分布规律进行了研究,对比分析了断股前后电机交直轴同步电抗变化;通过合理的假设,建立了电机一个齿槽范围内的三维温度场计算模型;以电磁分析为基础,得到不同断股情况下热源分布,然后对计算域的定子三维温度场进行了计算分析;探究了未断股和不同断股情况下定子的温度分布变化趋势,分析了断股对电机最高温度值及位置的影响作用。研究得出一些结论,对电机断股故障情况下的安全运行等问题提供了一定的理论依据。

永磁同步电机弱磁性能参数的有限元分析

本文针对永磁同步电动机转子磁路,在功率容量有限的情况下,限制电动机的调速范围这一问题。根据永磁同步电机的矢量控制方法,在分析永磁同步电动机的交、直轴电感参数对弱磁性能的影响基础上,提出了利用Ansoft有限元分析软件,得出交、直轴电感随交轴电流逐渐增大时的变化规律,并分析不同转子磁路结构对交、直轴电感参数的影响。仿真结果表明,在相同的气隙长度和永磁体磁化方向长度下,内置式转子结构永磁同步电动机比表贴式电机直轴电感大,有利于恒功率的弱磁扩速运行。

新能源汽车用永磁电机转子结构分析

针对新能源汽车用永磁电机,通过有限元法分析了V型、V一型、双弧型、U一型4种不同转子结构电机的交直轴电感、电磁转矩、磁阻转矩等性能,分析了不同转子结构的弱磁扩速能力及影响弱磁扩速能力的因素,仿真给出了不同转子结构的效率云图。通过综合分析,得出不同转子结构的特点,总结了不同转子结构所适用的新能源汽车用驱动电机的类型。

考虑交叉耦合时电动汽车用内置式永磁同步电机交直轴电感计算

内置式永磁同步电机(IPMSM)以高转矩电流比、更宽的调速区间、高功率密度、高效率等优点在电动汽车领域应用广泛。电动汽车用IPMSM磁路结构复杂,饱和程度高,造成交直轴磁路的交叉耦合,使得交直轴之间产生互感。对交叉耦合现象进行了磁路分析,阐述了其对磁链和电感参数的影响。采用冻结磁导率法(FPM)和有限元法(FEM)对交直轴电感进行计算,并对电感参数随电流变化情况进行了定量分析。对比2种计算方法得出的交直轴电感参数,发现计算结果吻合较好。最后,对比分析了2种方法计算交直轴电感的优缺点,分析表明以FEM为主FPM为辅计算交直轴电感参数,能保证电感参数的精确度,缩短计算时间。

电动车用永磁同步电机转子结构对弱磁调速性能分析

针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊要求,提出采用具有铁桥分段的V型永磁同步电动机作为驱动电机。通过分析对比不同转子磁路结构对电机主要运行特性参数的影响表明:同时采用非均匀气隙、V型铁桥分段永磁体、改变相邻磁极间距,不仅有利于改善空载气隙磁密波形,而且也满足增加电机恒功率区弱磁扩速范围和低速区大转矩输出的要求。并采用这种结构设计了20 kW电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对电机主要性能进行了电磁计算。

凸极同步电动机矢量控制中交直轴电流变换的研究

分析了在气隙合成磁链矢量旋转坐标系上凸极同步电动机的矢量控制的磁链模型。凸极同步电动机短量控制由于其转子凸极效应而不能完全解耦，提出了交直轴电流变换的概念，得到了完全解耦的磁链矢量数学表达式和矢量控制原理框图。

考虑磁饱和的永磁同步电机直接转矩控制系统设计

从磁饱和对内置式永磁同步电机交轴电感参数的影响这一方面,提出了一种考虑磁饱和的内置式永磁同步电机直接转矩控制系统中的电流幅值一定转矩最大的控制策略。磁饱和对内置式永磁同步电机参数的影响主要是由磁饱和状态下交轴电流引起交轴电感参数的变化。对交轴电感、交轴电流之间的关系作出假设,通过对考虑与忽略磁饱和内置式永磁同步电机进行数学分析、实验对比证明了此关系式的正确性进而提出了一种有效地精确的控制策略,为内置式永磁同步电机的控制策略的进一步研究提供了依据。

V型永磁体分段转子结构的弱磁性能分析

基于分段思想提出了V型永磁体分段转子结构。通过对原普通V型永磁体电机和新结构电机进行磁路对比分析,得出该新结构具有更强的弱磁扩速能力。利用Ansoft有限元计算软件计算两种结构的交直轴电感,计算结果也表明该新结构具有弱磁扩速性能的优越性。对两种结构样机进行弱磁试验验证,试验结果表明,当极限电流不大于300 A时,电机的弱磁扩速能力由原来的1.5倍升高到了2倍。

电动大巴车用永磁电机转子结构分析

针对大巴车用永磁电动机,通过有限元法分析了V型和V一型两种不同转子结构电机的转矩、交直轴电感、弱磁扩速能力及铁耗等性能,仿真不同转子结构的效率云图。通过对比分析不同转子结构的特点,最终选择出适合电动大巴车用驱动电机的转子磁路采用V型结构。

内嵌式永磁同步电动机电感参数分析

内嵌式永磁同步电机的交直轴电感参数影响着电机控制系统调节器参数的设计,准确的电机参数对其闭环控制及弱磁调速时的性能有较大影响。基于永磁同步电机的数学模型,推导内嵌式永磁同步电动机交直轴电感参数的理论计算公式;利用伏安法实验测得电机的三相电感曲线,分析得到交直轴电感参数的测试值;利用实验测得的空载反电势求取电机的永磁体磁链值。有限元计算所得的交直轴电感参数和空载反电势验证了解析推导和实验方法及结果的正确性。

理解同步电机理论中“没有交轴电枢反应就没有机电能量转换”论断的五种方法

交轴电枢电流代表交轴电枢反应。交轴电枢电流是空载电势的有功电流;没有交轴电枢反应,就没有电磁功率,更没有机电能量转换。现提供五种理解这一点的方法,分别是:BLI法、磁极相互作用法、磁场扭斜法、有功分量法、功角特性+相量图法。

永磁电机交、直轴电感特性有限元分析

无论是表贴式永磁(surface-mounted permanent magnet,SPM)电机,还是内置式永磁(interior permanent magnet,IPM)电机,其整体性能都与其电感参数密切相关。文章利用时步有限元软件对永磁电机进行二维有限元计算,基于永磁同步电机矢量控制角,对永磁电机的三相电感、互感及交、直轴电感的变化进行分析;分别研究了表贴式和内置式永磁电机,施加不同的电流激励进行仿真,得到其直轴、交轴电感参数的分布特性,并对表贴式和内置式永磁电机的电感特性进行了对比分析。结果表明IPM电机比SPM电机控制性能更优和更加稳定。

永磁同步电动机交轴与直轴电抗仿真分析

针对传统的电动机磁路计算忽略了铁芯等区域的磁阻而不能准确计算电动机交轴、直轴电抗的问题,采用电磁分析软件Maxwell对一台内置式永磁同步电动机进行电磁分析。分析结果表明,在计算交轴和直轴电抗时,可以不考虑直轴磁路饱和,但必须考虑交轴磁路饱和;直轴磁路和交轴磁路存在着共磁路问题,在计算交轴、直轴电抗时,不能忽略磁路交叉饱和对电抗的影响。

静态场永磁同步电机交直轴电感的有限元分析

电动汽车用永磁同步电机具有体积小、调速范围宽的特点,在新能源电动汽车中应用越来越广。由于永磁电机的运行特性与电机的交直轴电感有密切的联系,因此怎样在电机制作之前得到电机的交直轴电感,是分析该类电机的关键。本文就是针对这一问题,以一台100 kW永磁同步电机利用有限元分析软件在静态场中,对电机的交直轴电感进行仿真分析,得到不同加载电流情况下电机电感参数,并对分析结果进行了对比,为该类电机的设计分析提供了一定参考依据。

发电机功角的计算及应用

阐述了发电机功率角 (以下简称功角 )重要性 ,详细介绍了功角计算方法 ,为微机发电机 -变压器故障录波装置实现对功角的监测提供了依据 ,并简要介绍了发电机

基于驱动器的永磁同步电机交直轴电感自我辨识

永磁电机定子绕组的交直轴电感是其关键参数,通常采用阻抗测量仪和手动改变转子位置来测量。通过驱动器对永磁同步电机施加小电流SPWM电压激励信号,然后采集相应线电压和相电流进行离散傅里叶变换(DFT)提取其基波分量,进一步计算电感值,降低了谐波分量的影响。为了让电机自动旋转到交直轴电感所对应的转子位置,本采用三相电流空间矢量位置定位的方法,减少了人工的干预。实验研究表明,该方法与LCR阻抗测量仪测量的结果相比,交直轴电感的绝对误差分别是-0.28mH和0.03mH,相对误差都在±2.5%以内,为实现电机的准确控制提供了可靠的参数,从而实现了无需人工干涉和阻抗测量仪的永磁电机驱动系统的电感参数自我测量。

罕见直流电机励磁故障分析

描述了一例罕见的铝带冷轧机组的直流卷取电机励磁过流故障,详细记录了检查过程、试验方法以及推断依据,最终得出诊断结果,并在理论上深入剖析了该故障原因,对于直流电机在日常生产中的检修维护工作具有指导意义。

凸极同步发电机输出功率影响因素的分析

不饱和隐极同步发电机的特点是直轴同步电抗与交轴同步电抗相等,但在凸极同步发电机中,由于两者不相等,功角特性的表达式有所不同。结合凸极同步发电机的稳态条件,利用发电机的模型推导直轴同步电抗、交轴同步电抗、电枢电阻对其有功功率、电磁功率计算公式,并结合银盘电站发电机的参数使用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果与理论分析相吻合,得出影响凸级同步发电机输出功率的结论。