考虑磁场饱和效应的凸极同步电动机建模

针对常规线性磁场模型难以准确描述凸极同步电动机的稳态和动态特性,磁场饱和效应严重影响高性能电动机驱动系统的控制精确度,对凸极同步电动机磁场饱和模型进行了研究.阐述了电动机d-q轴交叉饱和的机理,采用稳态饱和电感,动态饱和电感以及交叉饱和电感来表述磁场非线性的特征,建立了凸极同步电动机非线性磁场饱和模型,同时给出了其状态空间方程.采用矢量控制策略对凸极同步电动机的磁场饱和模型进行仿真分析,结果表明电动机的励磁电流能根据磁场饱和程度做出准确的响应建立电动机的磁场,d-q轴电流和负载功角的变化规律完全符合磁场饱和运行工况,验证了模型的有效性.     

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。     

考虑磁饱和效应的凸极同步电机参数辨识

针对凸极同步发电机的精确建模问题,研究同步发电机dq轴饱和的机理,采用动态饱和电感表述发电机电磁场非线性的特征,建立凸极同步发电机非线性磁场饱和模型,给出状态空间方程。通过凸极同步发电机的空载实验、转差法实验和静态频率响应实验,测得线性状态下发电机的电磁参数;以建立的数学模型和已测得的线性状态下的电磁参数为基础,辨识非线性状态下凸极同步发电机的电磁参数。研究结果表明所提方法能够有效辨识考虑磁饱和效应的凸极同步发电机参数,为精确控制提供更为可靠的依据。     

考虑饱和凸极补偿的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入和凸极跟踪的内埋式永磁同步电动机转子位置估算方法,对电机的饱和凸极进行了建模、测量与分析,并设计了饱和凸极的解耦观测器,补偿饱和凸极对电机转子位置估计的影响。实验结果表明,所提出的方法能够在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置,对电机的参数变化不敏感,并且减小了转子位置估计的误差,提高了位置估计的精度。     

考虑饱和凸极补偿的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入和凸极跟踪的内埋式永磁同步电动机转子位置估算方法,对电机的饱和凸极进行了建模、测量与分析,并设计了饱和凸极的解耦观测器,补偿饱和凸极对电机转子位置估计的影响。实验结果表明,所提出的方法能够在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置,对电机的参数变化不敏感,并且减小了转子位置估计的误差,提高了位置估计的精度。     

基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

凸极同步电动机矢量控制中交直轴电流变换的研究

分析了在气隙合成磁链矢量旋转坐标系上凸极同步电动机的矢量控制的磁链模型。凸极同步电动机短量控制由于其转子凸极效应而不能完全解耦，提出了交直轴电流变换的概念，得到了安全解耦的磁链矢量数学表达式和矢量控制原理框图。     

基于载波注入的凸极永磁同步电动机无传感器控制

为了解决凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置估计问题，提出了一种载波注入的无传感器控制方法。在电机定子端注入高频正弦载波电压信号，利用空间凸极跟踪技术，从载波电流中取出位置估计的误差信号，再经过卡尔曼滤波器的处理，得到位置和速度估计信息。载波的恢复即高频信号的解调则通过一个带有外差作用的二阶低通滤波器来实现。仿真结果证实了这种方法的可行性，它适用于凸极永磁同步电机低速和零速时的转子位置和速度估计。     

考虑磁场饱和效应的电励磁同步电机矢量控制

电励磁同步电机矢量控制系统中电压模型磁链观测器受初始定子磁链值以及电压和电流测量值的影响,采用电流模型对其进行修正可提高磁链观测器的精度。随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统线性电流模型磁链观测器误差较大,通过引入d轴饱和指数可准确描述磁场饱和状态下电机定子磁链随电流的变化规律。同步电机矢量控制实验验证了电压-电流混合磁链观测器的准确性以及饱和磁场控制的有效性。     

凸极同步电动机直接转矩控制的研究

在分析凸极同步电动机数学模型的基础上,详细推导并分析电磁转矩与转矩角之间的关系,理论证明凸极同步电动机直接转矩控制系统的可行性。提出励磁电流控制思想,加快系统的动态响应,补偿阻尼绕组对电动机动态性能的影响。基于Matlab7．0．1软件建立凸极同步电动机直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果证明该控制思想的有效性和良好的动态性能。     

考虑磁路饱和的永磁式同步电机计算

介绍一种考虑到磁路饱和的永磁同步电机转矩和电抗的计算方法。该方法利用有限元法对二维磁场进行数值解析，并给出包含正交磁化现象影响的d、q轴方程式。通过改变转子的位置计算水磁同步电动机的转矩和电抗，给出了转矩和电抗随转子位置变化规律的曲线。实验结果验证了其计算方法的正确性。     

考虑铁心饱和的内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算

准确分析电机结构以及磁饱和等因素对气隙磁场分布的影响是永磁电机设计、优化的关键。以分数槽集中绕组内置式永磁同步电机(FSCW-IPMSM)为研究对象,根据磁路分析方法和FSCW的分布规律,分别得到了考虑转子磁桥漏磁的空载永磁磁场解析模型和电枢反应磁场的解析表达式。考虑到定子齿槽结构以及转子内部永磁体分布,利用相对气隙磁导,将定子开槽和转子凸极对气隙磁场的影响考虑在内。重点结合定子铁心材料的B-H磁化曲线、定子铁心局部磁饱和特性引入铁心等效磁阻与动态磁导率来考虑定子铁心磁饱和对负载气隙磁场的影响。最后,有限元仿真和样机试验结果验证了理论分析的准确性,为该类电机的电磁设计和性能分析提供了理论基础。     

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。     

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。     

基于MATLAB软件的交流永磁同步电机调速系统研究

介绍了一种采用磁场定向理论控制交流永磁同步电机的调速系统,应用现代控制理论对电机直交轴耦合分量进行了解耦,并利用经典控制理论设计了电流环和角速度环调节器。MATLAB仿真结果证明了该方法的有效性,但系统调试时仍需根据具体情况适当调整以得到更理想的效果。     

永磁同步电动机矢量控制仿真研究

由于交流电机的非线性强耦合特性,使得交流电机无法直接象直流他励电机独立地控制变量,介绍了新的控制方式来实现交流电机转速和转矩的控制。     

基于磁场饱和的IPM电动机的磁路仿真

提出一种磁场饱和的IPM（Interior Permanent Magnet）电动机的磁路模型，该模型利用材料的磁化曲线为基础，考虑电枢反应磁场对永磁磁场的影响，可对电机的性能指标进行计算，便于设计变量的及时调整。仿真结果与有限元计算的结果接近，证明了该饱和磁路模型的有效性。     

考虑饱和效应的永磁同步电机全程无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制静止和低速时位置估计困难,采用恒电流变频(I/F)起动,可在不同负载下都能顺利起动。中高速阶段采用无迹卡尔曼非线性滤波器(UKF)进行位置估计,同时考虑了磁场的饱和效应和滤波器的滞后,采用时变电感参数和滤波器滞后补偿来提高位置估计精度。并利用转矩-功角自平衡特性,完善了I/F起动到UKF无位置传感器闭环控制的过渡策略,实现电流和转速的平滑切换。实验结果说明该策略可实现全程无位置传感器控制,并且在负载、转速变化过程中,估计位置无稳态误差。