基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要.本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型.在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感.该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性.最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律.     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要。本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型。在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感。该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性。最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律。     

双层V型双三相永磁同步电机的电感计算与转子结构优化

电感是永磁同步电机控制中重要的性能参数,是电机设计的关键。双三相永磁同步电机性能计算需要准确的计算电感及磁链等相关参数,而电机在运行过程中受磁路饱和与磁路交叉耦合效应影响严重,常规方法无法准确计算。本文采用冻结磁导率法对电机交直轴电感进行计算分析,通过改变交直轴电流大小,分析电感变化规律。分析双层V型永磁体张角及永磁体间距的变化对电机性能的影响,在保证永磁体的用量不变的情况下增大了凸极率,提高电机的过载能力。     

考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略

内置式永磁同步电机(IPMSM)d、q轴电感会随着磁路饱和程度的不同而发生改变,这会降低最大转矩电流比(MTPA)控制的有效性。考虑到定子电流引起的磁路饱和及交叉饱和效应的影响,提出了相应的d、q轴电感辨识算法和变参数MTPA控制策略。采用基于旋转高频电压注入的d、q轴电感辨识算法可在其他电机参数未知的前提下得到不同负载条件下的d、q轴电感;变参数MTPA控制策略能够充分利用标幺值化处理的优势,在转矩-最优电流控制表不变的基础上,只需根据实际d、q轴电感更新电流基值和转矩基值便可克服电感变化带来的不利影响,并实现一定转矩条件下的最佳MTPA控制。最后在电机控制实验平台上通过实验对提出的电感辨识算法和变参数MTPA控制策略的可行性和有效性进行了验证。     

基于非线性电感分析的永磁直线同步电机电磁推力特性研究

传统的永磁直线同步电机的电磁推力特性分析,一般采用恒定电感的分析模型,忽略了饱和效应和纵向端部效应。为了分析带负载情况下永磁直线同步电机的电磁推力特点,首先提出了一种考虑端部效应和饱和效应的非线性磁路模型。此模型不仅能计算稳态电感,还能计算电感的瞬态值。通过分析电感随电流、位置的变化规律以及三相电感不相等的现象,获得了基本的电感矩阵。经过dq变换和推力计算,得到了考虑饱和效应、位置变化和纵向端部效应的电磁推力公式。进一步发现直线电机的推力波动主要来自于饱和效应,并且波动的幅值与电流的2次方成正比。这意味着直线电机的推力特性随着负载的增加而恶化。最后采用齿形设计的方法,有效减小推力波动;采用电流环补偿的方法,使速度波动减小了70%。     

考虑磁路饱和的内置式永磁同步电机电感参数旋转辨识算法

实现对永磁同步电机调速系统高性能控制的基础是准确的数学模型和电机参数,其中电感参数对电机的稳态和动态运行性能影响较大,而对于内置式永磁同步电机而言电感除了受凸极结构影响之外,还受磁路饱和等因素的影响。考虑到定子电流引起的磁路饱和效应与交叉耦合效应对电感的影响,基于矢量控制技术分别提出了d轴和q轴电感旋转辨识新算法,即d轴复合电流激励法和转矩调整法。为了提高电感辨识准确度,还采用基于电压误差曲线的补偿算法对逆变器非线性因素引起的输出电压误差进行了补偿。最后在电机控制实验平台上通过实验验证了提出的电感辨识算法的可行性和有效性。     

计及磁饱和的车用永磁同步电机MTPA控制技术

永磁同步电机具有较高的效率和功率密度,在电动汽车驱动系统中广泛应用。电机的d、q轴电感是设计控制系统的重要参数,但重载情况下受磁饱和及交叉饱和影响严重。传统控制技术忽略磁饱和效应,导致转矩控制的精确性不足。采用有限元法分析电机负载时的磁饱和情况,计算考虑磁饱和及交叉饱和的d、q轴电感参数。以此为基础,拟合d、q轴电感和电流关系。设计计及磁饱和的最大转矩电流比MTPA(maximum torque per ampere)控制,使d、q轴参考电流计算中使用的电感随电机电流变化。通过对比,证明计及磁饱和的MTPA控制能够实现输出转矩的精确控制,提高永磁同步电机的动态响应性能。     

电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究

准确计算电动汽车驱动用内置式永磁同步电机工作点电感参数Ld、Lq,对电机性能的预判以及高精度控制非常关键.驱动用内置式永磁同步电机转子上无自起动笼型条,有限元带载起动计算困难,本文通过确定带额定负载起动时转子初始位置,实现了30kW样机有限元带额定负载起动以及负载饱和磁场计算,为样机负载工作点电感参数准确求解提供计算基础.在永磁同步电机电感计算理论的基础上,分别采用忽略交叉饱和影响的有限元法以及冻结磁导率法计算了样机电感参数.并对30kW样机电感参数采用静态交流实验法进行了实验测量.通过对比,忽略交叉饱和影响的电感参数计算值与静态实测电感值相吻合,采用冻结磁导率法计算的q轴电感值比静态实测q轴电感值减小了20.5％,冻结磁导率法计算的d轴电感值比静态实测d轴电感值增大了38.1％.说明忽略交叉饱和影响有限元法可以准确计算样机的静态不饱和电感参数,但负载时样机磁路交叉饱和效应严重,此时采用考虑交叉饱和影响的冻结磁导率法计算样机电感参数更为准确.     

内置式永磁同步电机电感参数的研究

分析了永磁体磁势和电枢磁势共同作用时内置式永磁同步电机的电感特性,基于交流静态法,提出了一种改进的测量内置式永磁同步电机定子自感和互感以及交直轴电感的方法。为了考虑饱和和交叉耦合效应对电感参数的影响,该方法首先根据所测电压和电流数据计算出不同转子位置和电流下的磁链,然后根据磁链计算出电机自感和互感以及交直轴电感参数,并应用该方法进行了实测研究。结果表明,实测结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的可行性和有效性。     

直流励磁凸极同步电机饱和分析及其矢量控制

随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统的线性电流模型无法准确辨识电机磁链,因此凸极同步电机磁链观测模型中必须考虑饱和效应的影响。针对凸极同步电机转子结构不对称,通过实验得到的d轴饱和曲线无法完整表述电机的饱和效应,本文采用了一种q轴折算思想,将凸极同步电机转化为隐极同步电机,同时引入稳态饱和电感、动态饱和电感及交叉饱和电感。并在此基础上提出了考虑磁场饱和效应的凸极同步电机混合气隙磁链观测模型及其矢量控制策略。仿真和实验结果表明所提直流励磁凸极同步电机矢量控制解决方案具有优良的控制性能,以及很高的理论与应用价值。     

脉振磁场产低速同步电动机电感参数的分析

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构的原理的电机，根据其磁路结构的特殊性，用理论分析与实验测量的方法研究了电机的电感参数，着重探讨了饱和效应对参数变化的影响。     

永磁同步电机电感参数的计算

本文分析了永磁同步电动机的电感特性,基于永磁同步电机的数学模型,由数学推导出永磁同步电机在d、q坐标系下电感参数的理论公式。为了考虑饱和效应对电感参数的影响,本文首先计算出不同电流和转子位置下的绕组自感,然后通过绕组自感计算出交直轴电感参数。采用有限元法对一台6极9槽电机的电感进行了计算,并进行了试验研究,电感的实测结果与仿真结果较为一致,验证了方法的准确性。     

饱和时分数槽集中绕组永磁同步电机电感计算

分数槽集中绕组(FSCW)电机磁路的特殊性,使得其交直轴磁路的饱和现象更加突出。冻结磁导率法可以精确地计算电机在饱和工况时的交直轴电感参数。利用有限元软件,将该方法应用在10极12槽FSCW样机中,并与传统电感计算结果比较;针对高频信号注入法实现电机无位置控制,目前电机的高频数学模型中使用的还是基频电感,使用冻结磁导率法求解出了电机高频电压数学方程中的高频电感,取代基频电感以提高无位置控制精度。     

脉振磁场永磁低速同步电动机电感参数的分析

脉振磁场永磁低速同步电动机是一种新结构原理的电机。根据其磁路结构的特殊性 ,用理论分析与实验测量的方法研究了电机的电感参数 ,着重探讨了饱和效应对参数变化的影响。     

考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析

针对永磁电机相关控制策略及性能计算均需要准确地得到电感和磁链等稳态参数,而它们又受交叉饱和效应影响严重,常规方法无法准确计算的问题,以有限元为工具,分析了计算永磁磁链和直轴、交轴电枢反应电感的不同方法。研究了交叉饱和效应对永磁电机的直轴、交轴电枢反应电感的影响,提出由于交叉饱和效应导致的直轴交轴存在互感,以及直轴上的永磁磁势产生交轴磁通的问题。采用冻结单元磁导率的方法,将非线性场线性化,计算得到了稳态参数随直轴、交轴电流变化的趋势。通过对比,使用计算得到的稳态参数仿真结果和实际测试结果,在空载与负载条件下的吻合很好,证明了使用冻结磁导率法计算参数是可靠的。     

内置式永磁电动机的饱和参数与矢量控制分析

内置式永磁同步电动机的参数直接影响矢量控制的性能,本文提出了采用一元函数表示内置式永磁电动机磁路饱和的电感参数,给出了考虑q轴磁路饱和的电感参数的计算公式和电机数学模型,推导了相应的矢量控制的运行轨迹和控制方程。q轴饱和电感参数与全面考虑d、q轴磁路交叉饱和的参数相比,其计算量大大减少,且便于实际测量,相应的矢量控制方法与采用线性参数的控制方法基本没有区别。为了验证提出的q轴磁路饱和的电感参数的准确性,采用q轴饱和电感参数对矢量控制的运行转矩和磁链进行了计算,并与考虑了电机全部磁路饱和的电磁场计算结果进行了对比分析,证实了只考虑永磁磁势交叉饱和与全面考虑交叉饱和的结果有较好的吻合。     

考虑饱和电感特性的开关磁阻电机的无位置传感器控制方法

针对开关磁阻电机重载运行下因饱和电感随电流变化而导致速度和位置估算不准确的问题,提出一种基于六个电感特殊位置点的开关磁阻电机转子位置估算方法,通过非导通相注入电压脉冲及导通相电流获取实时在线计算全周期增量电感信息并获得电感曲线,通过相邻两相电感大小判断输出交点位置角度,低电感区相邻两相电感交点受磁路饱和影响小,输出固定的角度分别为7.5°、22.5°和37.5°;高电感区相邻两相电感交点受磁路饱和影响大,采用5次多项式拟合方法获取交点角度与电流的函数关系,结合实际采样电流计算交点位置,由电感交点位置估算任意时刻电机转速及位置。最后,通过仿真和实验验证了在惯性运行、轻载、重载、负载突变和高速等运行工况下位置估算的正确性。     

基于全周期电感法的无位置传感器开关磁阻电机控制技术

针对开关磁阻电机在大电流下因磁路饱和造成转子位置估计不准确问题,提出一种基于全周期电感交点与电感阈值相结合的转子位置估计法。该方法在高电感区设定相应相电感阈值,当电感处于非磁路饱和时,高电感区电感交点脉冲与设定相电感阈值脉冲采取相"与"的方式获取高电感位置估算脉冲;而当电感处于磁路饱和时,将所设定的电感阈值脉冲作为高电感区位置估算脉冲,然后通过相邻脉冲信号估计出电机转速和转子位置。最后通过仿真对该方法的正确性进行验证。     

双凸极无刷直流发电机的非线性数学模型

用变网络等效磁路法建立电励磁双凸极发电机等效磁路模型。在考虑磁路饱和、电枢磁场和励磁磁场相互作用的基础上 ,给出了描述该发电机非线性电感的函数 ,函数值与转子位置、各相电枢电流和励磁电流有关。有限元法验证了该函数的计算结果具有很高精度。在基于电感数值解基础上建立了该无刷直流发电机负载时一个工作模态非线性数学模型 ,给出了描述该数学模型的微分方程。理论计算结果和样机实验结果对比验证了该模型的正确性 ,为研究双凸极发电机的工作性能提供理论依据     

基于三维电感表的IPMSM半实物仿真的实现与测试

内置式永磁同步电机功率密度高,特别是在大转矩、高饱和运行工况下,由于交直轴磁路交叉耦合作用的存在,电机参数的变化对电机性能影响显著。在基于FPGA的车用永磁电机硬件在环实时仿真平台上,为提高仿真精度,用Verilog HDL语言构建了三维电感表,以解决永磁同步电机交叉耦合与饱和效应的影响。在车用电机实物对拖平台上进行了各种工况的对比,误差减小至2.85%。