微型电动汽车用FSPM调速系统建模仿真

分析了一种适用于微型电动汽车低压大电流运行场合的磁通切换电机,并对电机及其调速系统进行了建模与仿真.分析了FSPM定转子坐标系下的数学模型,并利用MATLAB/Simulink建立了仿真模型,在此基础上构建了FSPM基于SVPWM的矢量控制系统,对其进行了仿真分析.仿真表明,该电机及系统能满足微型电动汽车运行场合加速、重载爬坡等不同运行工况,同时具有稳态精度高、动态响应快、抗扰动能力强等优点,为该电机实验控制系统设计和调试运行提供了充分的理论依据.     

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。     

基于复合PI控制器的永磁伺服电机电流控制

在永磁电机伺服系统中,电流环PI控制器通常基于零极点对消的方式设计得到,这会限制系统动态性能的提升。针对这一问题,首先通过传递函数分析说明传统电流环PI控制器存在的问题,然后基于状态方程设计电流环复合PI控制器。通过传递函数进行对比,从理论上说明电流复合PI控制器比传统电流PI控制器具有更好的抗扰性能,并给出相应的约束条件。最后,通过实验对比电流阶跃响应和跟踪正弦给定响应。实验结果表明,采用复合PI控制器的电流控制系统对正弦给定的跟踪误差更小,电流阶跃响应也更快,即电流复合PI控制系统具有更好的跟踪性能和抗扰性能,证明了所提方法的有效性。     

端部效应对新型定子永磁型双凸极电机反电势的影响研究

研究了端部效应对两种新型定子永磁型双凸极电机(分别是磁通切换永磁电机和双凸极永磁电机)反电势波形的影响。这两种电机都为双凸极结构，并将磁钢嵌在定子上，采用集中绕组以减小端部长度。首先介绍了电机的基本结构和运行原理，在此基础上分析了基于传统二维有限元的电磁性能，并与采用一步三维有限元计算的结果做比较，发现了端部效应的存在和对电机性能尤其是反电势的影响。提出了一种简单快速的方法来量化端部效应，即通过定义一个端部漏磁系数修正二维计算结果以接近电机的实测结果。该方法取代了过去繁琐耗时的纯三维计算，具有相当高的精度且容易实现。样机的实验结果证明了其正行性，为研究永磁电机中存在的端部效应提供了一种切实可行的方法。     

基于自适应滤波器在线解耦的磁场增强型永磁电机无位置传感器控制

针对磁场增强型永磁电机在零低速无位置传感器控制时,突出的次级凸极性谐波影响,以及位置观测振荡问题,该文提出一种基于自适应滤波器(ANF)在线解耦的无位置传感器控制算法。分析传统高频注入位置观测中转速及转子位置振荡的机理,以及多重凸极性耦合对高频信号注入观测的影响。在此基础上,构建自适应滤波器,对于特定次谐波进行在线解耦,消除了谐波影响,降低了次级凸极性影响,提高了磁场增强型电机无位置传感器控制驱动系统的低速位置估算精度。最后,建立磁场增强型电机新型无位置传感器矢量控制调速系统,实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

电机设计与转矩评估虚拟仿真实验研究

为引导学生了解电动汽车电机基本设计方法,掌握电机关键参数对电机转矩、效率等性能的影响,提出并建设电动汽车电机设计与转矩性能评估虚拟仿真实验项目。该虚拟仿真实验项目克服了电机设计制造周期长,实验测试操作风险大,实体实验难以实现等不足,完整再现了电机设计、台架测试、道路测试等全过程,并将课程知识点巧妙融入到虚拟仿真实验中。该实验项目内容前沿、新颖,实验考核评价客观、公正,经过在线平台的开放共享,取得了良好的实施效果。     

高转矩密度磁力齿轮的拓扑结构设计与性能比较

永磁行星齿轮和同轴永磁齿轮是两类具有不同拓扑结构和运行原理的磁力齿轮,采用定量设计比较法设计了具有相同有效体积和永磁体用量的上述两类磁齿轮,并通过有限元分析法对二者的转矩传递性能进行比较研究。研究结果表明,永磁行星齿轮较同轴永磁齿轮有更高的转矩密度和更低的转矩脉动。此外,由于永磁行星齿轮具有更加灵活的运行模式,并且能实现功率分流,使其在混合动力汽车领域有很好的应用前景。加工了一台永磁行星齿轮样机,并搭建试验平台进行了相关的试验,结果表明了该拓扑结构的有效性。     

基于铜耗最小的五相永磁同步电机单相断路故障解耦容错控制

为提高五相永磁同步电机故障状态下的转矩性能,提出了一种基于铜耗最小的解耦容错控制方法。在磁动势不变原理与铜耗最小原则的基础上,求解出故障后电机的容错电流,然后根据所求得的补偿电流,推导出电机缺相后的降维变换矩阵,从而建立故障后五相永磁同步电机的数学模型,实现故障后电机的解耦控制。采用联合仿真的方法来验证所提出的容错控制算法。仿真结果表明,缺相后电机的转矩脉动得到了有效的降低,实现了电机的无扰容错运行。     

新型有源升压功率变换器及其在开关磁阻电机中的转矩脉动抑制

提出一种绕组退磁电压实时控制,且结构简单的新型有源升压功率变换器。该变换器利用绕组退磁能量和有源功率器件,根据电机工况实时控制绕组退磁电压,实现转速、负载较大变化情况下开关磁阻电机的高效率、低转矩脉动运行。同时,该变换器一相绕组仅需一个IGBT和一个二极管,简化了变换器结构。分析该新型有源升压功率变换器拓扑及在三相开关磁阻电机中的工作机理,研究绕组退磁电压对退磁相负转矩的影响,并对其数学模型进行推导。在此基础上,结合瞬时转矩控制策略,构建了基于该新型有源升压功率变换器的开关磁阻电机驱动系统,通过仿真与实验研究,验证了理论分析的有效性和优越性。     

双转子电机及其在混合电动汽车中的应用

双转子电机相对于传统电机,增加了一个旋转部件,可实现两路机械能量的独立传递,不仅具有更高的功率密度和效率,而且可实现多动力源机电能量耦合输出,应用于混合动力汽车驱动系统中,通过内外电机的协调控制使发动机工作在最佳效率区,实现多种工作模式和无级变速,具有广泛的工业应用前景.介绍了双转子电机的发展,分析了几种主要类型双转子电机结构、工作原理及其在混合电动汽车驱动系统的应用特点,并针对其结构设计、系统控制等方面的技术难点和现有不足,探讨了双转子电机及其混合电动汽车领域应用的发展趋势和研究方向.