永磁式电机齿槽定位力矩分析

提出了区域函数和单极性边缘函数两个新概念，利用这两个函数定量分析了永磁式电机齿槽定位力矩，并提出了削弱齿槽效应的新方法。

基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究

为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性,本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式,对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究,并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析。本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势;之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型,并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性;最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型,通过多目标遗传优化算法,对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计。优化结果及对比分析表明,针对兆瓦级直驱式风力发电机而言,采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势,本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础。

真空泵用屏蔽式永磁同步电机电磁场-温度场互相迭代计算方法

真空泵用屏蔽式永磁同步电机发热严重,因此在设计阶段准确预测其温度对于真空泵系统的安全稳定运行具有重要意义。针对当前电机电磁场-温度场双向耦合计算方法只能考虑温度对电机材料物理性质参数的影响,提出了一种电机电磁场-温度场互相迭代计算方法。该方法不仅能够考虑温度对电机损耗和永磁体磁性能的影响,还能够考虑温度对电机部件材料导热能力和散热能力的影响,使电机电磁场和温度场预测更加符合实际情况。以一台1.5 kW屏蔽式永磁同步电机作为研究对象,基于提出的方法对电机的电磁性能和温度特性进行分析,并将分析结果与电磁热双向耦合计算结果进行了对比。此外还利用提出的互相迭代法分析了环境温度对电机温升的影响。该研究不仅可以为屏蔽式永磁同步电机优化设计提供理论依据,还可以为其运行安全性和可靠性提供参考。

基于变增益最速梯度下降法的表贴式永磁同步电机位置修正策略

滑模观测器具有响应速度快、鲁棒性强等优点,已广泛应用于表贴式永磁同步电机无位置传感器的中、高速控制系统。然而,具有固定参数的滑模观测器很难在宽速度范围内保持一致的估算精度,而采用基于速度观测器带宽限制的方法进行噪声和扰动抑制会降低电机的动态性能。针对上述问题,该文首先分析滑模观测器估算表贴式永磁同步电机转子位置的误差产生机理,提出一种新型位置误差观测器,主要思想是基于磁链观测进行位置误差连续估算,并采用最速梯度下降法对积分过程进行反馈校正;然后,通过变增益循环迭代优化提高位置误差观测器的速度与准确性;最后搭建表贴式永磁同步电机加载测试平台进行实验,结果验证了所提方法具有位置观测精度高、鲁棒性强的特点。

基于参数辨识的低速永磁同步电机MTPA控制策略

在永磁同步电机运行过程中,由于铁芯材料磁导率呈非线性变化而导致电感变化,继而在最大转矩电流控制比(MTPA)控制下出现固有的计算参数与实际参数不匹配现象,严重影响了电机的动态性能和运行工况下的稳定性。针对这一现象,该文采用高频注入原理,通过对高频注入产生的响应信号解调辨识得到实时的电感参数,然后令辨识得到的电感参数参与到MTPA计算中,保证了参数辨识的准确性和电机运行的稳定性,避免了最大转矩电流控制参数与电机不匹配导致的失控问题。最后,采用DSP LAUNCHXL-F28379D为控制核心的实验平台对所提方法进行了验证,实验结果表明该方法能够有效辨识电感参数并实现最大转矩电流控制。

采用改进子域模型的表贴式永磁游标电机磁场解析计算

针对传统子域解析方法在计算气隙谐波磁场丰富的表贴式永磁游标电机磁场时,出现系数矩阵维数高、计算过程复杂的问题,提出了一种改进的子域解析模型。该模型通过坐标变换,将各子域矢量磁位在二维极坐标系下的拉普拉斯方程或泊松方程变换为准笛卡尔坐标系下的方程形式,利用分离变量法计算各子域矢量磁位方程的通解,根据边界条件计算待定系数,以双曲函数的形式表示各矢量磁位的解析解。计算了空载反电动势、气隙磁密和电磁转矩,与传统子域解析方法、有限元法计算结果进行对比。仿真结果表明:改进子域解析方法与有限元法的相对误差均小于1%;与传统子域解析方法相比,空载反电动势、气隙磁密和电磁转矩计算精度分别提升了1.7%、0.87%和3.66%。实验样机的空载反电动势计算波形和测试波形也基本吻合,验证了该方法的有效性和可行性。

基于极间虚齿的表贴式永磁电机六倍频振动噪声的削弱

采用极间虚齿结构对表贴式永磁电机的六倍频振动噪声进行削弱,与传统的优化方法相比,该方法结构简单,且基本不影响基波磁场和平均转矩。首先,基于麦克斯韦张量法,推导了考虑力波分量相角的六倍频电磁力谐波表达式,分析了六倍频电磁力的产生机理,并以一台8极48槽表贴式永磁电机为例,采用有限元法进行验证;接着,引入凸极磁导函数,基于磁场调制原理,分析了虚齿对磁通密度时间谐波的调制作用及对六倍频电磁力的削弱机理;然后,建立多物理场有限元模型,对比了优化前后电机的关键电磁性能以及振动和噪声频谱,结果表明,极间虚齿可有效削弱电机的六倍频电磁力和振动噪声;最后对优化后的样机进行噪声实验,与仿真结果对比,验证了理论和有限元模型的正确性。

基于分段交错不等磁极的表贴式永磁电机极频振动的削弱

针对表贴式永磁同步电机极频振动,提出一种分段交错不等磁极的削弱方法,与传统的优化方法相比,该方法可有效保证电机的转矩密度。首先,基于麦克斯韦张量法,推导作用于定子齿部的集中力模型,并以一台10极12槽表贴式永磁电机为例,分析极频电磁力谐波的产生原因。其次,基于有限元模型,分析分段交错不等磁极对极倍频电磁力谐波的削弱机理,并对比优化前后电机的关键电磁性能以及振动频谱。结果表明,分段交错不等磁极结构可在保证转矩密度的前提下,有效削弱极频电磁力谐波及振动。最后,对优化前后的样机进行振动实验,验证了优化方案的有效性。

基于变限幅结构的内埋式永磁同步电机转速动态优化控制策略

针对内埋式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)的转速动态性能优化展开研究,详细分析多种工况下的电流工作点轨迹及转速动态过程,揭示传统方法中存在的电流工作点轨迹偏移、转速超调、转矩波动等问题。针对这些问题,该文提出一种基于变限幅结构的转速动态优化控制策略,在转速环引入一个变限幅结构,并通过引入转速误差生成转矩控制信号,实现了转速、转矩的同步控制。该文提出的方法使转速误差呈指数收敛,不仅有效抑制了转速超调和转矩波动,还消除了传统方法中电流工作点轨迹的波动、偏移等问题,显著缩短了转速调节时间并提升了转速动态性能。最后,通过实验验证所提转速动态优化控制策略的有效性。

转子无铁心式直流永磁盘式电机的磁场和解析解分析与优化设计

本文分别采用有限元和近似解析方法对不同结构的转子无铁心式轴向磁场直流永磁盘式电机的磁场进行计算，并以漏磁系数和每极主磁通量为目标函数确定电机的最佳结构尺寸。在此基础上，以电机效率和输出功率为约束进行电机的电磁优化设计，进而设计出无铁心式最薄盘式转子。分析设计方法的实用性和可靠性已由产品抽样试验结果证实。

基于观测器的无传感器凸装式永磁同步电机的控制

提出了一种基于观测器理论的永磁同步电机无传感器控制方法。文中转子位置通过对磁通的估计而获得，速度反馈信息则通过一个闭环状态观测器进行估计，整个控制策略由一片ＤＳＰ３２０Ｃ２５执行，通过一台２５ｋＷ的电机测试表明，该方法在稳态、暂态条件下均能获得较好的结果。

基于反电动势的表贴式永磁同步电机位置传感器故障诊断研究

永磁同步电机驱动系统中转子位置的获取至关重要,影响着系统运行安全与稳定性。其位置传感器常常因为工作环境较为恶劣,信号间的不匹配等原因产生故障,无法为驱动控制系统提供有效的转子位置信息。文章基于直接转矩控制的控制方法,构建了一种基于反电动势的滑膜观测器,用做表贴式永磁同步电机故障诊断。通过合理的滑膜增益值与切换函数构建滑模观测器,通过反正切函数提取转子位置信息,并在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行验证。

凸极式永磁同步电机矢量控制算法研究与工程实现

以新能源电动汽车用凸极式永磁同步电机为研究对象,根据驱动电机的实际运行工况,提出了在基速以下的恒扭矩区采用最大转矩电流比控制,基速以上的恒功率区采用弱磁控制的矢量控制策略。通过查表法实现矢量控制,即根据电机运行工况,实时查表得到电机交、直轴电流的参考值,实现对永磁同步电机的控制。

皮带轮式永磁交流发电机的设计

皮带轮式永磁交流电机无电压调节装置,在最低、额定及最高工作转速时,其电压值应满足ZBT68004—90的要求。此文从永磁交流发电机的基本电磁关系出发,导出满足其电压要求时应具有的空载电势和同步电抗数值,并就每相串联匝数的确定及如何达到所需电抗值进行了探讨。最后通过试验对所得结论进行了初步验证。Permanent magnetic pulley alternator has no voltage regulating unit. Its voltage value should meet the requirments of ZBT 68004--90 at the minimum, nominal or maximum speed. According to the basic electromagnetic ralations of the permanent magnetic alternator, this article leads out the values of no-load potential and synchronism reactance necessary for meeting the voltage requirment. It also explores the determination of each phase serial number and attainment of the necessary reactance. At last,the conclusion resulted from the trial has been tested and verified primarily.

混合式磁路结构的稀土永磁同步电机磁路计算

永磁电机中采用混合式磁路结构能有效地提高气隙磁通密度。本文从理论上分析了用等效退磁曲线计算混合式磁路结构永磁电机磁路的可行性,实例计算结果能满足工程要求。

带负载扰动补偿的永磁同步电机改进MRAS观测器控制

针对传统模型参考自适应系统(MRAS)对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负载转矩和转速作为状态变量,选取转速实际值与观测值误差作为滑模面,设计负载转矩滑模观测器,将实时辨识的负载转矩引入到电流环,对参考转矩进行前馈补偿,提高了系统的抗负载扰动能力。以表贴式永磁同步电机为控制对象进行仿真和实验。结果表明:相比传统的模型参考自适应控制,改进型快速超螺旋滑模观测器控制具有更好的动态性能和鲁棒性。

风力发电用外转子型永磁感应子式发电机

本文介绍一种风力发电用外转子型永磁感应子式发电机，结合具体样机给出实际测试特性以及相关评价。

运用磁场分析方法进行飞轮式永磁发电机设计

1.引言 飞轮式永磁发电机是195、1100等小型柴油机的配套产品。随着这种柴油机在各方面得到日益广泛的应用,对柴油机的供电系统提出了新的要求,其中比较突出的一点是增加发电机的输出功率。对此,可采用常见的汽车用硅整流发电机作为电源。但硅整流发电机不但价格高,而且安装不便,实用上不理想。相反,如能在保证原飞轮式永磁发电机外形及安装尺寸不变的前提下,通过改进设计提高其输出功率,则无论在经济性还是可靠性方面都要比前者优越得多。按照这一思想设计的飞轮式永磁发电机的结构如图1所示,转子由六片瓦状形永磁块和磁路圈组成。定子有三组集中绕组,在空间按圆周对称放置,既可独立对外输出,也可接成串联或并联后对外输出。

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好。

基于遗传算法的内埋式永磁同步电机参数辨识方法

针对内埋式永磁同步电机的反凸极特性及传统参数辨识方法存在的缺陷,结合电机的数学模型提出了一种基于遗传算法的参数辨识方法,该方法能同时辨识定子电阻、d轴电感、q轴电感和永磁体磁链四个参数。该方法所用的信号均为可直接检测的状态变量,从而减少了其他干扰对电机参数辨识的影响,提高了参数辨识的准确性。仿真和实验结果表明,利用遗传算法进行参数辨识鲁棒性强、收敛性好,在不同的转速、不同的负载以及不同的控制策略下,四个待辨识参数也能够在较短的时间内收敛到真实值,具有较高的精度,同时也克服了一般遗传算法对辨识参数初始值要求高的缺点。