永磁同步电动机的直接转矩控制研究

永磁同步电动机是一个强耦合的非线性系统。本文针对永磁同步电动机的特点,结合直接转矩控制方案,对永磁同步电动机直接转矩控制方法和调速控制问题进行了深入地研究。文中首先介绍了永磁同步电动机的基本结构,并根据电机基本理论建立了三相永磁同步电动机在转子坐标系下的数学模型,再以三相永磁同步电动机为基础,分析了直接转矩控制的基本理论,最后提出了永磁同步电动机直接转矩控制系统的原理。仿真结果表明,并且在不同参考转速给定下系统具有更好的适应性。     

五种拓扑结构的永磁同步电动机性能分析与比较

优化设计了五种不同转子拓扑结构的永磁同步电动机,对这五种永磁同步电动机的参数、电机特性以及弱磁性能进行了分析比较研究,并且对其中一种结构的内置式永磁同步电动机进行了测试验证。     

新型横向磁场永磁同步电动机电感参数计算与功率因数分析

由于横向磁场永磁同步电动机具有低转速、高转矩密度的特点,在推进电机领域被广泛研究。提出了一种新型结构的横向磁场永磁同步电动机;利用电磁场有限元数值计算对该电动机的电感参数进行了求解和分析。结合新型横向磁场永磁电动机的结构和参数特点,分析了电动机功率因数与其参数的关系。实验结果验证了分析结果的正确性。     

电动汽车用永磁同步电动机弱磁研究综述

从永磁同步电动机结构特点和弱磁运行原理入手,结合电动汽车的特殊运行工况,分析电机磁路结构及主要参数对电动机弱磁性能的影响,综述了国内外电动机弱磁性能研究的发展现状,为电动汽车用永磁同步电动机弱磁性能的研究提供参考。     

双转子无铁心永磁同步电动机的设计与仿真

提出了一种能提高电机转矩密度和效率的双转子无铁心永磁同步电动机。分析了该电机的基本原理、结构和特点。设计了一台样机,并用有限元分析方法对电机的空载和额定负载性能进行了仿真,并与同功率的常规永磁电机进行了对比。仿真及对比结果证明了设计方案的可行,电机性能良好,对同类的双转子无铁心永磁同步电动机设计提供一定的参考。     

基于Ansoft软件设计分析内置式永磁同步电动机

从特种电机要求、电机磁路结构、主要参数的选取等方面介绍了永磁同步电动机的设计方法,并分析了这些参数对电机性能的影响。运用有限元软件Ansoft分析计算永磁同步电动机电磁系数并设计了一种内置式永磁电机。     

一种新颖反凸极结构永磁同步电动机的设计与分析

针对具有凸极效应的常规永磁同步电动机的问题,即最大电磁转矩的功角大于90°,在负载运行时永磁体存在较大的退磁危险,提出一种具有反凸极效应的新结构永磁同步电动机,并分别对该永磁同步电动机和传统永磁同步电动机进行了有限元分析,得到了电机的气隙磁密波形和空载反电势波形,并进行了谐波分析,求出了交直轴电感特性和矩角特性曲线。与传统的永磁同步电动机相比,新结构电机不仅永磁体用量减少、气隙磁密波形更接近正弦波,而且具有反凸极特性,减小了电机退磁的危险;并且该电机的最大电磁转矩比传统结构电机提高3.33%,增强了电机的过载能力。     

基于Ansoft的IPM永磁同步电动机磁场计算

IPM结构有很多突出的优点,是永磁同步电动机的主要结构之一,而磁场设计是IPM结构永磁同步电动机的核心问题之一,对电机性能具有重要影响。基于Ansoft软件,研究了IPM永磁同步电动机的磁场分布规律,以及磁极分布、磁极数等参数对电机性能的影响。该研究结果对电机工程应用具有参考价值。     

异步起动钕铁硼永磁同步电动机的设计研究

在讨论了异步起动钕铁硼永磁同步电动机设计特点基础上，编制了该种电机设计软件，设计与试制了Nd-FeB永磁同步电动机，同时也提出了该种电机的合理应用场合。     

稀土永磁低速同步电动机制造技术

介绍了稀土永磁低速同步电动机原理结构特点，着重论述该电机在制造中的关键技术和研究。     

基于模糊控制调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制仿真研究

讨论了永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动问题，针对永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩的缺点，提出了一种模糊调节电压矢量作用时间的永磁同步电机直接转矩控制策略。即在常规永磁同步电机直接转矩控制系统的基础上，根据转矩偏差和转矩偏差的变化率，模糊调节电压矢量作用时间，以减小转矩脉动。仿真结果表明基于模糊调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制的脉动转矩大大地减小。     

Characteristics of PM synchronous motor drives with a trapezoidal EMF

A permanent magnet synchronous motor (PMSM) with nonsinusoidal electromotive force (EMF) generates torque ripple even if the sinusoidal PWM inverter drives the PMSM. A new modified trapezoidal modulating signal for PWM inverter suitable for PMSM drive with nonsinusoidal EMF is proposed in this paper. A new modulating signal for the PMSM drive is determined by the condition of reducing torque ripple of the motor with various trapezoidal EMF. When the PWM inverter using modified trapezoidal modulating signal drives the PMSM having a nonsinusoidal EMF, the torque ripple of the motor can be reduced, the DC link voltage utilization is improved, and reduction of switching loss can be obtained. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(1): 62–71, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20441     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

基于MPHFE的PMSM转矩脉动优化控制策略

为了按照选定的谐波次数优化永磁同步电机（PMSM）驱动控制系统的谐波转矩,设计了一种新颖的最少参数谐波磁链估计器（MPHFE）以进行电机谐波磁链的在线估计,从而实现了PMSM转矩脉动优化控制。所提出的MPHFE中无需使用电机电感、电阻和定子电流及导数等参数即可完成谐波磁链的估计,从而无惧参数扰动,具有极强的鲁棒性。MPHFE是通过磁场定向控制器和自适应前馈控制器组合作用将谐波电流强制为零实现的,即可以直接从估计的谐波反电动势中获得谐波磁链,无需其他电机参数参与运算。进一步将估计的磁链与电机谐波转矩综合模型结合使用,以确定消除谐波转矩的注入定子电流值。开展了PMSM不同工况下的测试,实验结果验证了所提出的方法能显著降低PMSM的转矩脉动。     

永磁同步电机直接转矩控制理论基础与仿真研究

在永磁同步电机直接转矩控制原理的基础上，分析了在永磁同步电机与异步电机中实施直接转矩控制的异同，并针对永磁同步电机进行了仿真研究，结果表明该方法是永磁同步电机的一种高性能控制方式。     

多单元永磁同步电机数学模型与转矩波动抑制

为了提升永磁同步电机整机输出功率,同时降低每相绕组的电压、电流等级,通常采用多相或多单元设计.以一台五单元直驱式低速大扭矩永磁同步电动机为对象,建立了多单元永磁同步电机的电压、转矩方程.在部分单元电机容错运行时,采用磁共能法推导出单元电机不同数量、位置时的转矩波动解析表达式,并给出采用注入3次谐波电流抑制转矩波动的方法.数值分析和试验结果表明,所建立的多单元电机数学模型准确,转矩波动抑制方法有效,在部分单元电机额定状态运行时,转矩波动最多可降低3.5％,该数学模型和转矩波动公式及其抑制方法均可有条件推广至不同单元数量的电机分析之中.     

用有限元法计算永磁同步电动机的转子损耗

提出了数值分析中高速直接转矩控制的永磁同步电动机(PMSM)的转子损耗，利用DSP基仿真程序模拟实际的直接转矩控制永磁同步电动机的性能，计算空载和额定转矩时的定子电流。结果表明，相同转速下的中、高速直接转矩控制的永磁同步电动机空载运行时的转子损耗要比额定负载下运行时的转子损耗高很多，并将在7500r/min下运行的直接转矩控制的永磁同步电动机的转子损耗计算值与空载损耗测试值进行了对比。     

永磁同步电机全速范围无速度传感器控制

针对永磁同步电机在无速度传感器控制时,从低速开环运行切换到高速闭环运行过程中存在转矩脉动大的问题,提出一种新的矢量控制切换技术。依据永磁电机转矩自平衡原理,采用自适应PI控制电机给定转矩电流分量。当I/F流频法控制下给定转矩电流接近负载电流时,将系统从I/F开环运行切换到速度电流双闭环模式。提出的新方案能够使矢量控制切换过程的速度和转矩平滑过渡,可适用于不同类型的永磁电机和负载工况。实验证明:该控制方案具有结构简单,易于实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性。     

整数槽永磁同步电动机齿槽转矩的研究

在齿槽转矩产生原理的基础上,根据解析法推导与分析了不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩,并利用Ansys有限元分析软件对不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩进行对比分析与研究。结果表明,采用不同整数槽的永磁同步电机,其齿槽转矩的幅值以及对电机低速运行性能的影响不同。并提出针对不同整数槽采用不同抑制齿槽转矩的方法,进行了样机测试,该分析方法可避免整数槽电机产生较大齿槽转矩,对采用整数槽减小电机径向电磁力、降低永磁同步电机的振动和噪声具有实用意义。     

不同转子拓扑对永磁同步电机性能的影响

永磁同步电机因其高功率密度、高转矩密度、高效率等优点,目前已在众多行业领域得到广泛应用,在新能源电动汽车领域尤为突出。永磁同步电机采用不同的转子拓扑结构得到不同的电机性能。采用有限元方法基于Ansoft软件对一款新能源车用永磁同步电机不同转子拓扑结构进行仿真分析。从电机的距角特性、磁阻转矩特性、磁链特性、输出转矩外特性、输出功率外特性、电机性能参数对比表等方面比较不同转子拓扑结构电机的性能特点,分析各种拓扑结构的优缺点,并指出不同转子拓扑结构的适用场合。