双三电平中点钳位开绕组电机反电动势谐波电压下弱磁控制策略

主要针对双三电平中点钳位开绕组电机在反电动势谐波电压存在下机侧变流器弱磁控制策略展开研究。首先建立开绕组永磁同步电机的数学模型,通过PR调节器实现对电机反电动势谐波幅值和相位观测,使变流器调制波叠加同样幅值相位的零序分量进行零序电流抑制。进行反电动势谐波电压下的变流器弱磁控制分析,并对比不同调制策略对弱磁控制范围影响,得出在确定反电动势电压幅值和相位下,拓宽变流器弱磁控制区域的调制策略,有利于电机工作在更高转速。

基于双3L-NPC开绕组电机反电动势谐波电压下中点平衡控制

主要对双中点嵌位式三电平(3L-NPC)开绕组电机在反电动势谐波电压存在下机侧变流器中点平衡控制展开研究。首先建立了开绕组永磁同步电机的数学模型,通过PR调节器实现对电机反电动势谐波幅值和相位观测,使变流器调制波叠加同样幅值相位的零序分量进行零序电流抑制。补偿零序电压注入后改变了原有变流器调制波的正负关系,通过讨论叠加补偿电压后两组变流器调制波的工作范围,实现了基于反电动势谐波下的共直流母线中点电位平衡控制。最后完成了不同调制度、功率因数和反电动势谐波电压下的中点电位控制能力分析,仿真和实验结果验证了理论的正确性。

基于多参数组合削弱盘式永磁发电机反电动势谐波的研究

针对有铁心盘式永磁发电机反电动势波形谐波含量高的问题,提出一种将极槽配合、极弧系数及斜极方式相结合的优化方法。首先采用等效磁路法得出有铁心盘式永磁发电机的基本设计参数并搭建电机3D模型;然后结合该优化方法对电机进行有限元分析,通过对比不同极槽配合、极弧系数及斜极方式下的反电动势谐波含量,选取了一组最优组合参数,提高了反电动势波形的正弦度。有限元仿真结果表明,该方式有助于削弱盘式永磁发电机反电动势谐波,为下一步样机的研制提供依据。

利用混合式步进电动机谐波反电动势实现转子位置检测

利用气隙比磁导法建立了混合式步进电动机的磁网络模型，推导出谐波反电动势的表达式。在此基础上提出了一种利用谐波反电动势信号实现电视转子住置检测的新方法，设计了与电机一体化的新型位置传感器。实验结果验证了理论分析的正确性。这种新型位置传感器为进一步实现步进电动机闭环控制奠定了基础。

反电动势三次谐波高占比五相永磁同步电动机转子初始位置估计方法

含有三次谐波反电动势的五相永磁同步电动机,注入三次谐波电流可进一步提高其负载能力,预先获得其精确的转子初始位置直接决定其启动性能。针对反电动势三次谐波高占比的五相永磁同步电动机,提出一种基于脉冲电压注入的转子初始位置估计方法。利用两相静止坐标系下基波平面数学模型,推导转子位置估计公式;分析转子处于不同位置时应注入的最优电压矢量,根据初步估计的转子位置角选择优化电压矢量,通过二次注入提高估计精度。基于绕组函数法,分析电枢磁动势与基波和三次谐波电流的关系,提出在三次谐波平面向电机施加方向相反的2个电压矢量,根据三次谐波平面电流幅值判断转子磁极极性的策略。实验结果验证了所提转子位置估计算法的有效性,最大估计误差为±5°。

基于谐波注入的永磁电机转矩脉动抑制策略研究

为解决多相永磁电机的转矩脉动问题,该文基于解析法、仿真以及实验的方法,提出一种抑制该类电机转矩脉动的方法。该文首先推导适用于任意相电机反电动势谐波和齿槽转矩引起的脉动转矩的通用解析表达式。然后,基于此模型,从控制的角度出发,提出通过采用电流谐波注入以补偿齿槽转矩和反电动势谐波的控制策略,分析所需注入的电流谐波特性的一般表达式。为验证所提出方法的有效性,以一台三相12槽10极表贴式永磁同步电机为例,通过Matlab/Simulink设计同时考虑反电动势谐波和齿槽转矩的电机仿真模型,搭建基于谐波注入的电机控制系统。此外,为进一步验证所提出的方法正确性,文章也进行相应的实验验证。研究结果表明:补偿前后电机的转矩脉动峰峰值从1.5 N·m降低到0.5 N·m,转速波动从±2.5 r/min降低到±0.7 r/min。

磁极分段型表贴式永磁电机建模与分析

针对磁极分段型表贴式永磁电机,推导了分段磁极磁化强度表达式,建立了磁场解析模型,进而计算了齿槽转矩与相反电动势。经有限元方法验证,所建立的磁场解析模型具有较高的准确性,可适用于具有任意分段数目的磁极均匀分段表贴式永磁电机。在此基础上,利用该模型对电机电磁性能随不同分段参数的变化规律进行分析,为磁极分段型永磁电机的设计与优化提供新的思路。

自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制

考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。

凸极转矩对内置式永磁同步电机转矩波动的影响

转矩波动是内置式永磁同步电机的主要缺点之一,而凸极转矩在转矩波动中占有一定比例。首先给出了包含凸极转矩的内置式永磁同步电机的转矩波动计算公式;其次,通过有限元法计算了内置式永磁同步电机不同转子结构情况下空载反电动势谐波畸变率(THD)与电机电磁转矩波动的关系,揭示两者不成比例;最后利用保存磁导率法和傅里叶分解法将永磁转矩与磁阻转矩进行分离并进行了对比,得出两者在电磁转矩中所占的比例,同时计算了纹波转矩和凸极转矩的波动情况,得到永磁转矩产生的纹波转矩与EMF的THD有关,而磁阻转矩产生的凸极转矩与EMF的THD无关,为降低内置式永磁同步电机转矩波动提供了理论依据。

三相容错电机系统断相故障转矩脉动抑制方法

飞行器对控制执行系统提出了更高的可靠性需求,且体积重量限制严苛,以三相容错电机与四桥臂逆变器驱动为基础的控制执行系统可以在不过多增加资源的情况下有效提升飞行器工作可靠性,但需着力解决断相故障后转矩脉动率大的问题。基于设计的三相容错电机系统,分析三相永磁同步电机系统相故障前、后的谐波产生机理,重点分析气隙磁场畸变效应;推导并建立电磁方程,基于SVPWM对故障前后电机相电压和中性点电压进行统一调制,实现交直轴电压前馈补偿,提出一种考虑三次谐波的转矩脉动抑制方法;经过多种负载模拟工况的仿真和试验研究,验证了所提方法的可行性和有效性。

永磁同步电机转子扭斜对性能的影响研究

随着人们生活水平的提高,对空调静音性要求越来越高,变频压缩机由于转速更高,更容易出现噪音问题。本文针对转子扭斜的扭斜角和分段数进行研究,分析了对反电动势谐波、齿槽转矩的影响,最终明确了扭斜对电机、压缩机性能和噪音的影响。

高可靠双三相永磁同步电机的转矩优化设计

针对双三相永磁同步电机(PMSM)的输出转矩提升问题,分析了3次谐波电流注入电机相电流和反电动势的控制原理,对驱动系统进行优化,调节3次谐波电流,解决2套绕组间的电流干扰问题。在最优相电流的基础上,提出了永磁体塑形方法,综合考虑定子齿槽效应、铁心饱和以及齿尖、极间漏磁,并得到最优的类正弦反电动势。类正弦电流与类正弦反电动势相互作用,电机的输出转矩提升了18.1%。通过有限元分析和样机试验验证了理论分析的正确性,为高可靠双三相PMSM的规模化应用提供了技术支撑。