永磁同步电动机弱磁控制的设计

阐述了永磁同步电动机恒功率弱磁扩速的基本原理以及弱磁扩速难的原因.基于专业电机设计软件RMXPRT和二维电磁场有限元分析软件包MAXWELL 2D,以内置径向式转子磁路结构为例,阐明了弱磁控制用永磁同步电动机电磁设计原理和方法,要求所设计的电机其恒功率弱磁扩速范围(CPSR)达两倍以上.在此基础上分析了所设计电机实际的扩速范围,并对满足设计要求(CPSR>2)的弱磁扩速用永磁同步电动机进行瞬态电磁场的仿真分析,结果表明了所设计电机的合理性.     

永磁同步电动机过载特性及其控制策略

从永磁电机过载故障的原因入手,分析了永磁同步电动机(PMSM)在恒转矩区的最大转折速度,提出一些通过电机参数优化来改善永磁电机过载性能的方法.由于电机最大恒转矩值越大转折速度越小,因此提出了最大转矩/电流(MTPA)与弱磁控制策略相结合的方法,通过弱磁最大转矩使电机在恒转矩区的转折速度达到更大,从而提高PMSM的过载能力.     

复合转子永磁无刷直流电动机弱磁特性研究

由于永磁无刷直流电动机(BLDCM)在通电方式、磁场特性上与永磁同步电动机(PMSM)有较大改变,其弱磁规律较PMSM有很大变化,而复合转子磁阻段对弱磁性能的影响也有较大改变,传统BLDCM弱磁模型不足以精确描述BLDCM弱磁规律.本文通过建立场路结合的状态空间模型将磁场与通电模式相结合,准确模拟了最小分析区间内转子每个位置的磁状态;以磁链空间位置函数的差分替代其微分,实现转子旋转过程中电枢反应的准静态场有限元分析,从而较真实反映了BLDCM内在弱磁的物理过程.样机实验与仿真结果的吻合表明了这种研究方法的可行性.在此基础上,对比研究了PMSM与BLDCM在弱磁规律上的异同点,获得了一系列有意义的结论.     

具有变磁阻励磁回路的永磁同步电动机电感参数

为解决永磁同步电动机弱磁问题,提出了一种能够跟随转速自动调节励磁磁阻的新型永磁同步电动机.在介绍电机基本结构和原理的基础上,通过不同励磁下电机磁力线分布,指出了影响交直轴电感主要有永磁体、隔磁磁桥和交直轴电流.并分别就永磁体厚度、隔磁桥尺寸、电流饱和、非导磁体的引入和永磁体的运动,运用有限元数值法计算了交直轴电感.计算结果与电感分析结果和测试结果相吻合.     

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PR控制器的永磁同步电动机弱磁控制

介绍了永磁同步电动机的数学模型,并对其弱磁原理进行阐述.因传统的调速控制经解耦后常采用PI调节器,引入与温度和电路参数有关的交叉耦合项和前馈补偿项,影响了控制系统的鲁棒性,特别是在额定转速以上的弱磁运行时影响更大.分析了比例谐振PR控制器特点,并提出一种基于改进PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略.仿真结果表明,所述的控制策略能实现永磁同步电动机的高倍弱磁扩速,具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性.     

电动车用内嵌式永磁同步电动机弱磁调速研究

电动车用内嵌式永磁同步电动机驱动系统在车载电源电压限制下,需要采用弱磁调速控制策略提高电机的转速范围满足电动汽车的行驶要求。通过对指令信号与反馈信号的误差值进行计算,获得电压参考值,并与车载直流电压比较得到变调率,建立电压转速模型,联合变调率判断电动车的运行状态,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术产生开关控制信号,进行永磁同步电动机的弱磁调速,实验分析验证了该方法弱磁扩速的可靠性。     

一种永磁同步电动机弱磁新方案

在简单介绍永磁同步电动机弱磁扩速的原理、各种弱磁解决方案及其存在问题的基础上,提出了一种新的永磁同步电机弱磁方案——漏磁路弱磁方案,并将这种新的弱磁方案与复合永磁转子结构弱磁方案进行了比较,着重介绍了增大漏磁路弱磁方案的弱磁机理及其研究进展。     

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。     

永磁同步电动机的弱磁扩速分析

介绍永磁同步电机的弱磁扩速原理以及弱磁扩速难的原因，评述国际上永磁同步电机弱磁扩速的方法和研究成果。指出将优化的控制方法和复合永磁转子结构相结合的对策是彻底解决弱磁扩速的最佳选择．并针对这种新型结构提出了尚需攻克的难点。     

Study and experimental performance evaluation of flux intensifying PM motor with variable leakage magnetic flux

This paper describes a flux intensifying permanent‐magnet (PM) motor with variable leakage magnetic flux. The unique feature of this proposed motor is the ability to passively adjust the magnetic flux linkage into the armature windings in proportion to the armature magnetomotive force and/or armature current phase. The magnetic circuit topology of the flux intensifying PM motor and the passive variable leakage magnetic flux are determined through FE analysis. Then, the driving performance is experimentally elucidated through comparison with that of a reverse salient pole type (flux weakening) PM motor without variable leakage magnetic flux.     

不同极槽配合电动汽车永磁同步电机弱磁性能及抗饱和能力研究

电动汽车永磁同步电动机需要宽的调速范围,但在高速弱磁时,铁心的饱和带来了较大的反电势失真和转矩波动,影响电机的运行性能。本文比较分析不同极槽配合的内置永磁同步电机高速弱磁工况的反电动势、电磁转矩和转矩波动情况。仿真分析表明,在高速弱磁条件下与分数槽电机相比,整数槽永磁同步电动机具有较高的反电势失真率和转矩波动;其中36槽8极电机弱磁能力最好,18槽8极电机转矩波动最小。     

单相-三相矩阵变换器驱动PMSM的弱磁控制

针对单相-三相矩阵变换器驱动永磁同步电机出现的响应振荡问题,结合弱磁控制原理与矢量控制原理,提出一种给定电流变化轨迹的控制方法.根据电源电压采样信号与电机运行实时参数确定电机允许工作区域.在允许工作区域内,依据弱磁原理,确定给定电流指令.根据矢量控制原理,将给定电流指令转换为给定电压指令,驱动电机.搭建单相-三相矩阵变...     

定子双馈电双凸极电机恒功率弱磁控制的研究

介绍了定子双馈电双凸极电机(SDFDS)的结构、原理和弱磁调速控制方法。相对于永磁电机,定子双馈电双凸极电机磁场可调,易于实现弱磁控制和基速以上的恒功率控制,大大扩大了电机的调速范围。针对一台三相12/8极定子双馈电双凸极电机,运用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,实现该双凸极电机的恒功率弱磁调速,从而说明电机有调速范围更宽的优点。     

新型复合转子永磁磁阻电机设计

基于对永磁磁阻电机弱磁扩速特性分析的基础上,提出了一种以整个调速范围内逆变器电流定额最小为目标,实现复合转子结构永磁磁阻电机优化设计的新方法。样机的分析结果表明电机系统在满足提供大转矩和宽调速范围运行要求时,具有较高的运行效率和功率因数,而且该方法具有良好的可操作性。     

新型复合转子永磁磁阻电机设计

基于对永磁磁阻电机弱磁扩速特性分析的基础上,提出了一种以整个调速范围内逆变器电流定额最小为目标,实现复合转子结构永磁磁阻电机优化设计的新方法。样机的分析结果表明电机系统在满足提供大转矩和宽调速范围运行要求时,具有较高的运行效率和功率因数,而且该方法具有良好的可操作性。     

应用新型Halbach阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机性能分析

本文针对定子为印刷线路板（printed circuit board,PCB）结构的轴向磁通永磁电机的特点,将一种新型的Halbach永磁体阵列应用于该永磁电机中,并对其性能参数进行分析。通过与传统Halbach永磁体阵列的无铁心轴向磁通永磁电机相比可知:应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机在相同尺寸及同等永磁体用量条件下,具有更高的气隙磁密及每极磁通,可获得更高的空载反电势,同时有效地降低了漏磁,使得气隙磁密更接近正弦波,电机的整体性能得到了提升。有限元分析结果和样机的对比试验证明了应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机的合理性和有效性。为PCB定子轴向磁通永磁电机的设计提供一定的参考。     

一种改进型超前角弱磁控制算法

针对表贴式永磁同步电机弱磁控制中随负载增大易产生的速度响应动态过程电流震荡,速度稳态误差和稳态时速度波动变大的问题,本文在分析传统超前角弱磁控制算法原理的基础上,将动态和稳态性能变差的原因分别归结于SVPWM逆变器电压输出能力不足和弱磁阶段的电压闭环控制,提出一种改进型超前角弱磁控制算法.此方法采用一种运算量小的SVPWM过调制算法,同时使用q轴电流误差闭环代替电压闭环的弱磁控制策略.实验结果表明,改进型超前角弱磁控制算法可以有效地减小动态过程的电流震荡,避免加载时的稳态速度下降,且稳态速度波动小,从而提高了表贴式永磁同步电机弱磁阶段的带载能力.     

轴向磁通永磁电机的设计与优化

本文根据一款家用乘用车的结构和运行性能需求,设计出了额定功率95kW,峰值功率190kW的轴向磁通永磁电机。电机采用内单定子外双转子结构,定子铁心采用分块式设计形式。基于永磁电机设计理论,总结归纳轴向磁通永磁电机的初始设计流程,并对其电磁性能进行初始评估。采用有限元法建立电磁分析三维模型,对采用多种转子结构电机的电磁转矩、齿槽转矩、转矩脉动及永磁体涡流损耗等进行计算和分析。文中所归纳的电动汽车驱动用轴向磁通永磁电机设计流程及降低齿槽转矩、转矩脉动和永磁体涡流措施的效果对比,为此类电机的设计及优化提供借鉴经验。